2019高中化学 生命的基础能源—糖类知识讲解学案 新人教版选修1.doc

1生命的基础能源生命的基础能源糖类糖类【学习目标学习目标】 1、了解糖类的组成和分类；2、掌握葡萄糖的结构简式和重要性质，了解其在人体内的储存方式和氧化分解的生理意义；3、了解淀粉在人体内的水解吸收过程； 4、了解纤维素的生理功能。 【要点梳理要点梳理】 要点一、糖类概述要点一、糖类概述 1糖的来源 糖类是绿色植物光合作用的产物，例如：2糖与我国居民食物的关系 人们每天摄取的热能中大约有 75%来自糖类。 含糖食物与含糖量食物蔗糖粉丝等大米、面粉、玉米等苹果、桃、葡萄等含糖量100%85%95%70%80%9%12%3糖的组成：糖类是由 C、H、O 三种元素组成的一类有机化合物。大多数糖可以用通式 Cn(H2O)m表示，因 此以前又将糖称为碳水化合物。 要点诠释：要点诠释： （1）通式只表示糖的组成，并不反映糖的结构糖中不存在水分子。（2）大多数糖类的组成可以用通式 Cn(H2O)m表示，其中 m 和 n 的值可以相同，也可以不同。（3）通式的使用有一定的限度：有些糖不符合该通式，如鼠李糖（C6H12O5） ；甲醛（CH2O） 、乙酸（C2H4O2） 符合该通式，但不属于糖类。（4）糖类不是指有甜味的物质。淀粉、纤维素属于糖类，但无甜味。（5）糖类从结构上看一般为多羟基醛或多羟基酮，以及能水解生成它们的化合物。 4糖的分类 以水解情况进行分类，糖类可分为单糖、二糖和多糖。（1）单糖：不能水解的糖。如葡萄糖、果糖等。（2）二糖：每摩水解能得到两摩单糖的糖。如蔗糖、麦芽糖、乳糖等。（3）多糖：每摩能水解得到生成多摩单糖的糖。如淀粉、纤维素等。 要点二、葡萄糖是怎样供给能量的要点二、葡萄糖是怎样供给能量的1葡萄糖所属类型及存在 葡萄糖是最重要、最简单的单糖，在自然界中分布十分广泛，存在于葡萄等带甜味的水果里。 2葡萄糖的物理性质 纯净的葡萄糖是一种白色晶体，有甜味，能溶于水。 3葡萄糖的分子组成与结构 分子式：C6H12O6 结构简式：CH2OHCHOHCHOHCHOHCHOHCHO，简写成 CH2OH(CHOH)4CHO 要点诠释：要点诠释：葡萄糖分子中含有多个羟基（-OH）和醛基（-CHO） ，属于多羟基醛，所以其具有还原性，同时 具有醇的一般化学性质。 4葡萄糖的还原性 实验名称：葡萄糖的银镜反应 实验步骤： （1）配制银氨溶液：在洁净的试管里加入 1mL2%AgNO3溶液，然后一边振荡试管，一边逐滴滴入 2%稀氨水，2到最初产生的沉淀恰好溶解为止（这时得到的溶液叫做银氨溶液） 。 （2）向上述所得的银氨溶液中加入 1mL10%葡萄糖溶液，振荡，然后放在水浴中加热 35min，观察现象。 实验现象：试管内壁有银镜生成。 实验结论：葡萄糖与银氨溶液在水浴加热的条件下发生化学反应，生成银镜。葡萄糖分子里有醛基，具有 还原性。 有关反应方程式： Ag+NH3·H2O=AgOH（白色）+NH4+AgOH+2NH3·H2O=Ag(NH3)2+OH-+2H2OCH2OH(CHOH)4CHO+2Ag(NH3)2OHCH2OH(CHOH)4COONH4+2Ag+H2O+3NH3葡萄糖酸铵 要点诠释：要点诠释： a银氨溶液应现配现用。 b反应在碱性条件下进行，并进行水浴加热，不能直接加热。 c实验后附着银镜的试管可用稀 HNO3洗涤。 d利用葡萄糖与银氨溶液的反应可制镜或制保温瓶胆。 5葡萄糖是人体内最重要的供能物质 粮食中的糖类在人体中能转化成葡萄糖而被吸收。葡萄糖被人体代谢吸收的三种途径如下： （1）一部分葡萄糖在体内被氧化分解，最终生成二氧化碳和液态水，同时释放能量：C6H12O6 (s)+6O2 (g)6CO2 (g)+6H2O (1)+能量。 （2）另一部分葡萄糖被肝脏、肌肉合成糖元而储存起来，当血液中的葡萄糖低于正常值时（正常人的血液 中血糖质量分数约为 0.1） ，肝脏中的肝糖元可以转变为葡萄糖，并补充到血液中，以维持血糖浓度的相对稳 定。肌肉中的肌糖元是肌肉内能量的储备形式之一，它的含量与人体运动能力有密切关系。运动时需要供能， 机体首先消耗糖，肌糖元经过几步反应转化为葡萄糖，然后氧化释放能量，供给肌肉运动使用。 （3）还有一部分葡萄糖可以转变成脂肪，储存在脂肪组织中。 要点诠释：要点诠释： a糖供能的优点是易于消化吸收，易于被利用。人体的糖储备直接影响人体的运动能力。 b过多食用糖类如淀粉等容易使人发胖。 要点三、淀粉是如何消化的要点三、淀粉是如何消化的 1淀粉的存在 淀粉主要存在于植物的种子或块根里，其中谷类含淀粉较多。例如，大米含淀粉约 80%，小麦含淀粉约 70%，马铃薯含淀粉约 20%。 2淀粉所属类型与分子组成 淀粉是一种重要的多糖，其分子式为(C6H10O5)n，其中 n 值为几百到几千。淀粉是一种相对分子质量很大的 天然高分子化合物。 3淀粉的物理性质 淀粉是白色、没有甜味的粉末状物质。淀粉不溶于冷水，在热水里溶解颗粒会膨胀，有一部分淀粉溶解在 水里，另一部分悬浮在水里，形成胶状淀粉糊。糊化是淀粉食品加热烹制时的基本变化，也就是平时所说的食 物由生变熟。 4淀粉的化学性质 （1）通常淀粉不显还原性（非还原性糖） ；（2）遇碘变蓝色；（3）淀粉在催化剂（如酸）存在和加热下可以逐步水解，生成一系列比淀粉分子小的化合物，最终生成还 原性糖葡萄糖。(C6H10O5)nnH2OnC6H12O63淀粉 葡萄糖 5淀粉在人体内消化的过程 淀粉进入人体后，一部分淀粉受唾液所含淀粉酶的催化作用，发生水解反应，生成麦芽糖；余下的淀粉在 小肠里，在由胰脏分泌出的淀粉酶的作用下，继续进行水解，生成麦芽糖。麦芽糖在肠液中麦芽糖酶的催化下， 水解为人体可吸收的葡萄糖，供人体组织的营养需要。 淀粉在体内的水解过程可以表示如下：(C6H10O5)n(C6H10O5)mC12H22O11C6H12O6 淀粉 糊精 麦芽糖 葡萄糖 淀粉也可以在酸的催化作用下逐步水解，最终转化为葡萄糖。(C6H10O5)n+nH2OnC6H12O6淀粉 葡萄糖 6淀粉的用途（1）食用 （2）人体能源；（3）工业原料：制葡萄糖、酒精，发酵成醇 C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2要点四、纤维素有什么生理功能要点四、纤维素有什么生理功能 1纤维素的来源与存在 纤维素是绿色植物通过光合作用生成的，是构成植物细胞的基础物质。一切植物中都含有纤维素，但不同 植物所含纤维素的多少不同，棉花纤维素高达 90%以上，木材中含纤维素为 50%左右。 2纤维素的物理性质 纤维素是白色、没有气味和味道的纤维状结构的物质，不溶于水，也不溶于一般有机溶剂。纤维素是比淀 粉相对分子质量还大的天然高分子化合物。 3纤维素的化学性质 跟淀粉一样，纤维素也不显示还原性，可以发生水解，但比淀粉困难，一般需要在浓酸催化、加热条件下 才能进行。最终水解产物也是葡萄糖。纤维素 葡萄糖 4纤维素在生产、生活中的重要应用 （1）棉、麻可直接用于纺织业，制造人造纤维等。 （2）其他一些富含纤维素的物质，如木材、稻草、麦秸等可以用来造纸。 5纤维素在动物体内的生理功能 纤维素在动物体内也有重要的生理功能。例如，在牛、羊、马等植食性动物的消化系统中含有某些微生物， 这些微生物能分泌出使纤维素水解成葡萄糖的酶，因此这些动物能以鲜草、干草、秸秆等作为食物。 6纤维素在人体组织消化过程中的重要作用 人体内没有能使纤维素水解成葡萄糖的酶，因此纤维素不能作为人类的营养食物，但它在人体组织消化过 程中也起着重要作用。例如，能刺激肠道蠕动和分泌消化液，有助于食物的消化和废物的排泄，减少有害物质 与肠黏膜接触时间，有预防便秘、痔疮和直肠癌的作用，还能降低胆固醇，预防和治疗糖尿病等。 粗粮（含有谷皮）和蔬菜中含有一定量的纤维素，人每天应保证摄入一定量的蔬菜和粗粮等。 【典型例题典型例题】 类型一：糖类概述类型一：糖类概述 例 1、下列对糖类的说法正确的是（ ） A都可以水解4B都符合 Cn(H2O)m的通式C都含 C、H、O 三种元素 D都有甜味 【思路点拨】糖类分为单糖、二糖和多糖，每种糖都有不同的特性，要分辨清楚。 【答案】C 【解析】单糖不能水解；符合 Cn(H2O)m的通式的不一定是糖类，不符合此通式的也可以是糖；纤维素是多 糖但无甜味，所以 A、B、D 项错误，只有 C 项正确。 【总结升华】绝大多数的糖的分子组成符合 Cn(H2O)m的通式，少数的糖不符合，还有些分子组成符合 Cn(H2O)m的通式，但并不属于糖。 举一反三：举一反三： 【变式 1】下列说法不正确的是（ ） A糖类最多含有三种元素 B糖类都是有机化合物 C人体所需要的能量主要来自糖类 D淀粉和纤维素都可用化学式(C6H10O5)n表示 【答案】A 【解析】糖类都一定含有 C、H、O 三种元素，而不是糖类最多含有三种元素，故 A 不正确。 类型二：葡萄糖的结构、性质和用途类型二：葡萄糖的结构、性质和用途 例 2、糖尿病患者的尿中含有葡萄糖，而且病情越重，含糖量越高。所以在医疗上把氢氧化钠和硫酸铜溶 液加入病人的尿液中，微热后通过观察是否有红色沉淀来判断病情。请分析，以下哪些药品和新制 Cu(OH)2共 热会有相同的现象（ ）淀粉 福尔马林 纤维素 蚁酸 甲酸乙酯 乙酸甲酯 甲酸钠 蔗糖 白酒 食醋A全部 B C D【思路点拨】结构决定性质，含有醛基的有机物和新制 Cu(OH)2共热会产生砖红色沉淀。 【答案】C【解析】葡萄糖具有还原性是因为其分子结构中含有醛基。能和新制 Cu(OH)2共热产生红色沉淀的有机物分子中，一定含有醛基。上述药品中：福尔马林（甲醛的水溶液） 、蚁酸（） 、甲酸乙酯（） 、甲酸钠（）的分子中都含有醛基，都能和新制 Cu(OH)2反应产生红色沉淀。淀粉、纤维素、乙酸甲酯、蔗糖、白酒、食醋分子中不含醛基，所以不能发生反应。 【总结升华】有机物的性质与其结构有密切的关系，如：（1）能发生银镜反应或能与新制 Cu(OH)2溶液反 应产生红色 Cu2O 沉淀的有机物结构特点是含有醛基的化合物，如所有的醛、甲酸、甲酸盐、甲酸酯、葡萄糖、麦芽糖等；（2）具有还原性的有机物的结构特点是含有-CHO、-OH、等，这些规律的掌 握对我们提高解题能力有很大帮助。 举一反三：举一反三： 【变式 1】葡萄糖不能发生的反应是（ ）A水解反应 B银镜反应 C酯化反应 D氧化反应 【答案】A 【解析】葡萄糖含有 5 个羟基和 1 个醛基，应该具有醇和醛的性质。 【变式 2】已知葡萄糖的结构简式为 HOCH2(CHOH)4CHO，下列关于葡萄糖的说法中不正确的是（ ） A完全燃烧的产物是 CO2和 H2O B1 mol 葡萄糖发生银镜反应能生成 1 mol AgC含葡萄糖 0.1 mol 的水溶液与足量钠反应，得到 0.25 molH2D分别充分燃烧等质量的葡萄糖和甲醛，消耗氧气的量相同5【答案】B 类型三：糖与自然界的能量循环类型三：糖与自然界的能量循环 例 3、以下各反应中，不属于淀粉在人体内的变化过程的是（ ） 。【思路点拨】淀粉最终水解的产物是葡萄糖，葡萄糖发生氧化反应来提供能量。 【答案】D 【解析】淀粉水解成麦芽糖，麦芽糖水解成葡萄糖，葡萄糖在人体内发生氧化反应提供热能，故 A、B、C 三项正确；葡萄糖在催化剂的作用下发酵生成酒精，不属于人体内的变化，所以 D 项错误。【总结升华】淀粉是人类生活中的重要营养物质。食物进入口腔以后，在唾液淀粉酶的作用下，一小部分 淀粉先水解为糊精，再进一步水解为麦芽糖。食物进入消化道后，在胰液淀粉酶的作用下，在口腔中没有水解 的淀粉继续水解，生成的麦芽糖在麦芽糖酶的作用下，又进一步水解为葡萄糖。绝大多数的葡萄糖通过氧化反 应为人体提供能量。人体所需要的热能有 6070来自葡萄糖的氧化。还有一部分葡萄糖转化为糖原，以糖 原的形式储备起来。 举一反三：举一反三： 【变式 1】通过实验来验证淀粉水解可生成葡萄糖，其实验包括下列一些操作过程，这些操作过程顺序正 确的是（ ） 。取少量淀粉和水制成溶液 加热煮沸 加入碱液中和酸性 加入银氨溶液 加入少量稀硫酸 再水浴加热A B C D 【答案】C【解析】淀粉在催化剂（如硫酸）存在和加热的条件下可以逐步水解，生成一系列比淀粉分子小的化合物， 最终生成葡萄糖。要验证淀粉水解可生成葡萄糖，常在它的水解液中加入银氨溶液或新制氢氧化铜悬浊液，但 必须先用氢氧化钠溶液将水解液中和至中性，以防止硫酸使银氨溶液或新制氢氧化铜悬浊液失效。 类型四：纤维素及其应用类型四：纤维素及其应用 例 4、下列说法正确的是（ ） A相同质量的淀粉和纤维素能水解出相同质量的葡萄糖 B相同质量的淀粉和麦芽糖能水解出相同质量的葡萄糖 C淀粉和纤维素都能在人体内水解生成葡萄糖 D纤维素在人体生理过程中没有任何作用 【思路点拨】本题考查淀粉和纤维素两者之间的关系。 【答案】A 【解析】从淀粉和纤维素分子式都为(C6H10O5)n可知，尽管 n 值不同，但相同质量的淀粉和纤维素能水解出 相同质量的葡萄糖。从淀粉分子式(C6H10O5)n、麦芽糖分子式 C12H22O11(C6H10O5)2·H2O可知，相同质量的淀粉和 麦芽糖，淀粉水解出葡萄糖的质量较大。淀粉能在人体内水解，纤维素不能在人体内水解。纤维素不能作为人 体的营养物质，但它在人体组织消化过程中具有重要作用。 【总结升华】在比较相同质量的淀粉和麦芽糖能否水解出相同质量的葡萄糖时，将麦芽糖的分子式作 (C6H10O5)2·H2O 这样的变式处理，这样的方法又被称为“变式法” 。6举一反三：举一反三： 【变式 1】对于淀粉和纤维素两种物质，下列说法正确的是（ ） A两者都能水解，且水解的最终产物相同 B两者含有 C、H、O 三种元素的质量分数相同，且互为同分异构体 C它们都属于糖类，并有甜味，且都是天然高分子化合物 D都可以用(C6H10O5)n表示，但淀粉能发生银镜反应，而纤维素不能 【答案】A 【解析】两者都能水解，且水解的最终产物相同，都是葡萄糖，A 项正确；两者都可以用(C6H10O5)n表示，但 n 值不同，不能互为同分异构体，B 项错误；它们都属于糖类，但都没有甜味，都不能发生银镜反应，C、D 两项 错误。