第13讲基本营养物质（学生版）-2020-2021学年高一化学培优（新教材人教版）

第第13讲基本营养物质知识导航知识导航模块一模块一糖类知识精讲知识精讲一、营养物质营养物质主要包括糖类、蛋白质、油脂、维生素、无机盐和水。糖类、蛋白质和油脂既是人体必需的基本营养物质，也是食品工业的重要原料。二、糖类的组成、分类、存在及用途类别单糖二糖多糖元素组成C、H、O元素，大多符合Cm(H2O)n的通式，也被称为碳水化合物。代表物葡萄糖、果糖蔗糖、麦芽糖淀粉、纤维素化学式特点不能水解为更简单的糖分子水解后能生成两分子单糖水解后能生成多分子单糖结构关系______同分异构体______同分异构体______同分异构体自然界的存在水果、蜂蜜蔗糖：甘蔗、甜菜乳糖：哺乳动物的乳汁淀粉：植物的种子或块根纤维素：植物的茎、叶用途单糖、二糖、淀粉：营养物质、食品工业原料纤维素：造纸和纺织工业原料资料卡片——葡萄糖与果糖的结构葡萄糖的结构简式为葡萄糖的结构简式为CH2OH—CHOH—CHOH—CHOH—CHOH—CHO，可简写为CH2OH(CHOH)4CHO，属于多羟基醛。果糖的分结构简式是，属于多羟基酮。资料卡片——有机高分子化合物淀粉、纤维素属于天然的有机高分子化合物。淀粉、纤维素属于天然的有机高分子化合物。高分子化合物是以低分子有机物作原料，经聚合反应得到各种相对分子质量不等的同系物组成的混合物，其相对分子质量只是一个平均值，一般高达104~106；而低分子有机物的相对分子质量都有一个明确的数值，一般在1000以下。三、葡萄糖的化学性质1．葡萄糖与新制的氢氧化铜溶液反应操作在试管中加2mL10%NaOH溶液，滴加5滴5%CuSO4溶液，得到新制的Cu(OH)2再加入2mL10%葡萄糖溶液，加热，观察现象现象生成砖红色沉淀结论葡萄糖与新制的氢氧化铜溶液在加热条件下，生成砖红色的氧化亚铜沉淀原理CH2OH(CHOH)4CHO+2Cu(OH)2+NaOHCH2OH(CHOH)4COONa+Cu2O↓+3H2O应用检验葡萄糖（醛基—CHO），检测血糖和尿糖2．葡萄糖与新制银氨溶液反应操作在洁净的试管中加入1mL2%AgNO3溶液，然后一边振荡试管，一边逐滴加入2%稀氨水，直到最初产生的沉淀恰好溶解为止，得到银氨溶液。再加入1mL10%葡萄糖溶液，振荡，然后放在水浴中加热，规察现象现象试管内壁形成光亮的银镜结论在碱性，水浴加热条件下，葡萄糖与新制的银氨溶液反应，析出Ag单质原理CH2OH(CHOH)4CHO+Ag(NH3)2OHCH2OH(CHOH)4COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O应用检验葡萄糖（醛基—CHO）3．葡萄糖的生理氧化：_________________________________________________4．葡萄糖发酵生成酒精：_______________________________________________思考与交流：葡萄糖溶液能否使酸性KMnO4溶液褪色?三、蔗糖、麦芽糖的化学性质蔗糖和麦芽糖属于二糖，在稀酸的催化下能发生水解反应。C12H22O11+H2O催化剂C6H12O6+C6H12O6催化剂蔗糖葡萄糖果糖C12H22O11+H2O催化剂2C6H12O6催化剂麦芽糖葡萄糖四、淀粉、纤维素的化学性质1．淀粉的检验操作将碘溶液滴到一片馒头或土豆上，观察现象。现象馒头或土豆变为蓝色。结论馒头或土豆含有淀粉，淀粉遇碘变蓝。2．淀粉的水解操作在试管中加入0.5g淀粉和4mL2mol/LH2SO4溶液，加热。待溶液冷却后向其中加入NaOH溶液，将溶液调至碱性，再加入少量新制的Cu(OH)2加热。现象试管中产生砖红色沉淀。结论淀粉在稀硫酸并加热的条件下发生水解，产物含有醛基。原理（C6H10O5)n+nH2O催化剂nC6H12O6催化剂淀粉葡萄糖思考与交流：如何判断淀粉的水解程度（完全水解、部分水解、未水解）？现象A现象B或现象C结论溶液呈蓝色B：未产生砖红色沉淀C：未产生银镜溶液呈蓝色B：产生砖红色沉淀C：产生银镜溶液不呈蓝色B：产生砖红色沉淀C：产生银镜3．纤维素的水解纤维素在稀酸的催化下，发生水解反应，最终生成葡萄糖。（C6H10O5)n+nH2O催化剂nC6H12O6催化剂纤维素葡萄糖纤维素在人体内不水解，其作用是刺激肠道蠕动，有助于消化和排泄。五、糖类的主要用途1．淀粉为人体提供能量，具体变化过程如下：淀粉(C6H10O5)n酶糊精[(C6H10O5)m，m<n]酶麦芽糖(C12H22O11)酶葡萄糖(C6H12O6)缓慢氧化CO2、H2O。酶酶酶缓慢氧化2．纤维素在人体内不水解，其作用是刺激肠道蠕动，有助于消化和排泄。3．以富含淀粉的农作物为原料酿酒，以富含纤维素的植物秸秆为原料生产燃料乙醇。经典例题经典例题糖类的基本性质【例1】判断下列说法是否正确：（1）凡符合Cn(H2O)m通式的化合物一定属于糖类（）（2）糖类就是有甜味的物质（）（3）淀粉和纤维素是同分异构体；蔗糖和麦芽糖是同系物（）（4）葡萄糖和果糖均能与银氨溶液发生氧化反应（）（5）葡萄糖既有氧化性又有还原性（）（6）糖类都能发生水解反应（）（7）葡萄糖在人体内发生氧化反应，释放能量（）（8）蔗糖是最重要的二糖，它的相对分子质量是葡萄糖的两倍（）（9）棉花的主要成分是纤维素，淀粉主要存在与植物的块根或种子中（）（10）纤维素在人体消化过程中起重要作用，纤维素可以作为人类的营养物质（）淀粉水解程度的判断【例2】为了检验淀粉水解产物，某学生设计了如下实验方案：淀粉液eq\o(→,\s\up7(试剂1),\s\do5(①△))水解液eq\o(→,\s\up7(试剂2),\s\do5(②))混合液eq\o(→,\s\up7(试剂3),\s\do5(③△))砖红色沉淀回答下列问题：（1）试剂1是________，作用是_____________________________________________________。（2）试剂2是________，作用是______________________________________________________。发生的离子反应为__________________；如果实验过程中没有加入试剂2而直接加入试剂3，能否实现实验目的__________，若不能，其原因是_________________________________________。（3）如何检验第①步实验已基本完成_______________________________________________。【变2】现有三个实验方案，用以检验淀粉的水解情况：方案甲：淀粉液稀硫酸△水解液碘水溶液变蓝；稀硫酸△碘水方案乙：淀粉液稀硫酸△水解液银氨溶液微热稀硫酸△银氨溶液微热方案丙：淀粉液稀硫酸△水解液NaOH溶液中和液银氨溶液稀硫酸△NaOH溶液银氨溶液微热根据上述操作、现象，首先回答结论是否正确，若有错误，请简要说明理由：（1）方案甲_____________________________________________________________________；（2）方案乙_____________________________________________________________________；（3）方案丙_____________________________________________________________________。糖类的性质综合【例3】根据如图所示转化关系判断下列说法正确的是()eq\x(C6H10O5n)eq\o(→,\s\up7(①))eq\x(葡萄糖)→eq\x(乙醇)eq\o(→,\s\up7(＋乙酸),\s\do5(②))eq\x(乙酸乙酯)A．(C6H10O5)n可以是淀粉或纤维素，二者均属于多糖，互为同分异构体B．可以利用银镜反应证明反应①的最终产物为葡萄糖C．酸性高锰酸钾溶液可将乙醇氧化为乙酸，将烧黑的铜丝趁热插入乙醇中也可得到乙酸D．向反应②得到的混合物中倒入饱和氢氧化钠溶液并分液可得到纯净的乙酸乙酯【例4】有机物是产生生命的物质基础，所有的生命体都含有机化合物。生物体内的新陈代谢和生物的遗传都涉及有机化合物的转变。结合如图所示转化关系，回答下列问题。（1）A是一种遇到碘水能变蓝的多糖，A的名称是__________。（2）B能够在加热条件下与新制的氢氧化铜悬浊液反应产生砖红色沉淀，但不能发生水解反应，则B中官能团的名称为____________。（3）反应②是人体内B被氧化，同时又提供能量的反应。已知：1gB完全氧化，放出约19．2kJ的能量，则1molB完全氧化将放出约________kJ的能量。（4）C、D是生活中两种常见的有机物，二者在一定条件下反应生成有香味的F，写出这一反应的化学方程式：______________________________________________________；写出C转化为E的化学方程式：_______________________________________________。（5）只用下列一种试剂(可加热)就能鉴别B、C、D三种物质，这种试剂是__________。A．新制Cu(OH)2悬浊液 B．NaOH溶液C．紫色石蕊溶液 D．Na2CO3溶液模块模块二蛋白质知识精讲知识精讲一、氨基酸的结构与性质1．氨基酸：氨基酸是羧酸分子中烃基上的氢原子被氨基（—NH2）取代后的化合物，其结构简式可以表示为。2．常见的氨基酸 甘氨酸 苯丙氨酸3．氨基酸的性质（1）氨基酸分子中既含有羧基，又含有氨基，羧基是酸性基团，氨基是碱性基团。因此，氨基酸是两性化合物，能与酸、碱反应生成盐。（2）在一定条件下，氨基酸之间能发生聚合反应，生成更为复杂的多肽，进而构成蛋白质。二、蛋白质的组成、存在及应用1．蛋白质的组成：蛋白质是一类非常复杂的天然有机高分子，由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成，相对分子质量在10000以上。2．蛋白质的存在：（1）细胞：蛋白质是组成细胞的基础物质； （2）动物：肌肉、皮肤、毛发、蹄、角等； （3）植物：种子中含有丰富的蛋白质。3．蛋白质的应用：（1）蛋白质存在于一切细胞中，是人类必需的营养物质。（2）毛和蚕丝的成分都为蛋白质，可以制作服装。（3）从动物皮、骨中提取的明胶可作食品增稠剂，阿胶可作中药材等。（4）绝大多数酶也是蛋白质，是重要的催化剂。三、蛋白质的性质1．溶解性有的蛋白质能溶于水，如鸡蛋清等；有的则难溶于水，如丝、毛等。2．两性蛋白质分子中存在羧基和氨基，因而蛋白质既能跟酸反应，又能跟碱反应，具有两性。3．水解反应蛋白质在酸、碱或酶的作用下能发生水解生成多肽，多肽进一步水解成氨基酸。蛋白质酸、碱或酶水解反应多肽水解反应酸、碱或酶水解反应水解反应4．变性蛋白质在重金属盐、强酸、强碱、乙醇、甲醛等化学试剂，或加热、紫外线等物理因素作用下会发生变性，溶解度下降，并失去生理活性，凝聚成固态而析出，这种现象称为变性。操作向盛有鸡蛋清溶液的试管中加入几滴酷酸铅溶液，观察现象。现象加醋酸铅鸡蛋清沉淀，凝结的鸡蛋清放入蒸馏水中不溶解。结论蛋白质发生变性，且变性是不可逆过程。5．盐析少量的轻金属盐（Na2SO4、NaCl等）能促进蛋白质溶解，但当盐溶液浓度较大时，反而会使蛋白质溶解度降低而从溶液中析出，这种作用称为盐析。盐析得到的蛋白质仍能溶于水，即盐析是可逆的。6．显色反应蛋白质溶液中加入_________会有白色沉淀产生，加热，沉淀变________。操作向盛有鸡蛋清溶液的试管中滴入几滴浓硝酸，加热，观察现象。现象鸡蛋清沉淀，并变黄。结论浓硝酸使蛋白质颜色变黄7．灼烧蛋白质被灼烧时，会产生类似___________的特殊气味，可用来鉴别毛料，棉料与化纤。操作在酒精灯的火焰上分别灼烧一小段头发和丝织品，小心地闻气味。现象头发和丝织品灼烧时，味道相似，有烧焦羽毛的气味。结论蛋白质被灼烧时，有烧焦羽毛的气味。经典例题经典例题蛋白质的性质【例5】下列关于蛋白质的叙述中不正确的是___________（选填字母）。A．蛋白质溶液中加入饱和硫酸铵溶液，蛋白质会析出，若再加入水也不溶解B．重金属盐使蛋白质变性，但吞服“钡餐”不会引起中毒C．浓硝酸溅到皮肤上能使皮肤呈黄色，这是由于蛋白质和浓硝酸发生了颜色反应D．蚕丝、羊毛、病毒等主要成分都是蛋白质E．糖、蛋白质都是只含有C、H、O元素的营养物质F．天然蛋白质水解的最终产物是氨基酸G．欲将蛋白质从水中析出而又不改变它的性质，可加入硫酸铵溶液 【例6】下列说法不正确的是（）A．向鸡蛋清的溶液中加入福尔马林，蛋白质的性质发生改变并凝聚B．蛋白质为高分子化合物，种类较多，分子中都含有—COOH和—NH2C．加热能杀死流感病毒是因为蛋白质受热变性D．加入醋酸铅溶液析出后的蛋白质加水后，可重新溶于水【变61】农业上用的杀菌剂波尔多液(由硫酸铜和生石灰制成)，它能防治植物病毒的原因是（）A．硫酸铜使菌体蛋白质分解B．石灰乳使菌体蛋白质水解C．菌体蛋白质溶解于波尔多液D．铜离子和石灰乳使菌体蛋白质变性【变62】误食重金属盐会使人中毒，可以解毒的急救措施是（）A．服用鸡蛋清或牛奶 B．服用葡萄糖C．服用适量的泻药 D．服用大量食盐水蛋白质的检验【例7】下列实验方案不合理的是（）A．检验尿液中的葡萄糖：加入新制Cu(OH)2悬浊液，加热煮沸B．鉴别织物成分是真丝还是人造丝：灼烧C．鉴别蛋白质：滴入浓硝酸，微热D．鉴别加碘食盐：用淀粉溶液【变7】糖类、蛋白质是基本的营养物质，在我们的生活中扮演着重要的角色。如何识别这些物质的真伪，请根据下列的实验现象填写下表：①烧焦羽毛味；②蓝色；③银镜（析出银）；④砖红色沉淀；⑤黄色。A．葡萄糖；B．蛋白质C．淀粉。被鉴别的物质鉴别物质（或鉴别方法）现象（填入序号即可）新制氢氧化铜碘水硝酸灼烧银氨溶液模块模块三油脂知识精讲知识精讲一、油脂的定义、分类及物理性质1．油脂的定义油脂可以看作高级脂肪酸与甘油（丙三醇，）通过酯化反应生成的酯，由C、H、O元素组成，其结构可表示为：（R、R’、R’’表示高级脂肪酸的烃基，可以相同，也可以不同）2．油脂的分类油脂是油和脂肪的统称：（1）油——__________高级脂肪酸甘油酯，室温下通常呈____态；（2）脂肪——________高级脂肪酸甘油酯，室温下通常呈____态。3．常见的油脂4．油脂的物理性质油脂的密度比水小，黏度比较大，触摸时有明显的油腻感；难溶于水，易溶于有机溶剂；天然油脂都是混合物，没有固定的熔、沸点。二、油脂的化学性质1．加成反应工业上常将液态植物油在一定条件下与氢气发生加成反应，提高其饱和程度，生成固态的氢化植物油。这一过程也叫油脂的氢化或硬化。如：2．水解反应（1）酶催化水解：油脂在人体小肠中通过酶的催化可以发生水解反应，生成________________和甘油，然后再分别进行氧化分解，释放能量。（2）酸性水解：油脂在酸性条件下水解生成________________和甘油。如：（3）碱性水解：工业上，油脂在碱性条件下水解生成_______________和甘油，油脂的碱性水解又称______反应。如：归纳总结——油脂的水解油脂+水酶或H+高级脂肪酸+甘油（丙三醇）酶或H+油脂+水OH高级脂肪酸钠+甘油（丙三醇）（皂化反应）OH三、油脂的应用1．油脂是重要的营养物质，可供食用，释放能量。2．工业上可利用皂化反应生产肥皂。3．工业上利用氢化植物油生产人造奶油、起酥油、代可可脂等。4．油脂能促进脂溶性维生素（如维生素A、D、E、K）的吸收，并未人体提供亚油酸等必需脂肪酸。5．在烹饪过程中，油脂不仅是加热介质，还会赋予食物令人愉悦的风味和口感。经典例题经典例题油脂的定义【例8】下列物质属于油脂的是（）④润滑油⑤花生油⑥石蜡A．①② B．④⑤ C．①⑤ D．①③油脂的性质【例8】“水过鸭背不留珠”指的是鸭子的羽毛不会被水浸湿，这与鸭子羽毛表面的某种有机物有关，该种有机物可能是（）A．油脂 B．葡萄糖C．蔗糖 D．甘油【变81】油脂是植物油与动物脂肪的总称。油脂既是重要的食物，又是重要的化工原料。油脂的以下性质和用途与其含有的不饱和双键有关的是（）A．工业生产中，常利用油脂在碱性条件下的水解反应来制取肥皂B．油脂在人体内发生水解反应，可以生产甘油和高级脂肪酸C．植物油能使溴的四氯化碳溶液褪色D．脂肪是有机体组织里储存能量的重要物质【变82】下列关于油脂的叙述，错误的是________（选填字母）。A．油脂属于酯类B．粘有油脂的试管应该用NaOH溶液洗涤C．油脂是高级脂肪酸的甘油酯D．油脂可以用来制备矿物油E．从溴水中提取溴可用植物油做萃取剂F．用热的纯碱溶液可区别植物油和矿物油G．天然油脂属于纯净物H．油脂的烃基部分饱和程度越大，熔点越低I．生产盐酸和人造脂肪必须用氢气做原料【例9】（1）按下表左边的实验操作，可观察到表中右边的实验现象。请从“实验现象”栏中选择正确选项的字母代号填入“【答案】”栏中。实验操作【答案】实验现象①向鸡蛋清溶液中滴加少许浓硝酸，微热A．橙红色褪去B．变为黄色C．出现白色沉淀D．液体不再分层，形成均一溶液②将植物油滴入少量溴的四氯化碳溶液中③向鸡蛋清溶液中滴入少量醋酸铅溶液④向花生油中加入足量浓NaOH溶液，加热，搅拌，静止（2）糖类、油脂、蛋白质都是人体必需的营养物质。①油脂被摄入人体后，在酶的作用下水解为高级脂肪酸和________(写名称)。②氨基酸是组成蛋白质的基本结构单元，其分子中一定含有的官能团是氨基(—NH2)和________(写名称)。③淀粉在淀粉酶的作用下最终水解为________(写化学式)，部分该产物在体内被氧化放出能量，供人体活动需要。（3）甘油三酯是指高级脂肪酸甘油酯，甘油三酯增高与中老年人动脉粥样硬化性心血管疾病密切相关，因此甘油三酯的检测和控制尤为重要。油酸甘油酯是甘油三酯的一种，其结构简式如图所示。①油酸甘油酯中含有官能团的名称为________。②油酯氢化可以大大延长其保质期，并且使食物更松软可口，然而油酯氢化过程产生的反式脂肪酸又会危害人类健康。在加热，Ni催化条件下1mol油酸甘油酯最多与________molH2发生加成反应。③下列物质属于油酸的同系物的是________。a．硬脂酸(C17H35COOH) b．软脂酸(C15H31COOH)c．亚油酸(C17H31COOH) d．丙烯酸(CH2CHCOOH)提分作业提分作业【练1】有关糖类物质的叙述中，正确的是（）A．凡符合通式Cm(H2O)n的化合物都属于糖类，不符合通式Cm(H2O)n的化合物都不属于糖类B．凡具有甜味的物质都属于糖类，凡不具有甜味的物质都不属于糖类C．糖类物质只含碳、氢、氧三种元素，但含碳、氢、氧三种元素的有机物不一定是糖类D．糖类物质均具有还原性【练2】下列与化学有关的文献或诗文，理解正确的是（）A．《问刘十九》中写道：“绿蚁新醅酒，红泥小火炉”，“新醅酒”即新酿的酒，在酿酒的过程中，葡萄糖发生了水解反应B．“独忆飞絮鹅毛下，非复青丝马尾垂”中的“飞絮”和棉花的化学成分不同C．《天工开物》中有如下描述：“世间丝、麻、裘、褐皆具素质，而使殊颜异色得以尚焉……”文中的“麻”“裘”在一定条件下都可以水解生成小分子D．《傅鹑觚集·太子少傅箴》中记载：“故近朱者赤，近墨者黑。”这里的“朱”指的是朱砂，古代常用的一种红色颜料，其主要成分为Fe2O3【练3】棉花和羊毛都具有的特点是（）A．遇浓硝酸都显黄色B．灼烧后有烧焦羽毛的气味C．燃烧产物只有二氧化碳和水D．在一定条件下能发生水解【练4】下列关于油、脂、矿物油的说法中，不正确的是（）A．油是不饱和高级脂肪酸的简单甘油酯，是纯净物B．脂是高级脂肪酸中含饱和烃基较多的混合甘油酯，脂属于酯类C．油和脂是由于含饱和烃基和不饱和烃基的相对含量不同引起熔点不同进行区分的D．区分植物油和矿物油可采用加入NaOH溶液加热的方法【练5】生活中的一些问题常涉及化学知识，下列叙述正确的是（）A．棉花的主要成分是纤维素B．过多食用糖类物质如淀粉等不会导致人发胖C．淀粉在人体内直接水解生成葡萄糖，供人体组织的营养需要D．纤维素在人体消化过程中起重要作用，纤维素可以作为人类的营养物质【练6】以玉米(主要成分是淀粉)为原料制备乙醇的流程如图eq\x(玉米)eq\o(→,\s\up7(H2OH＋))eq\x(C12H22O11)eq\o(→,\s\up7(H2OH＋))eq\x(葡萄糖)eq\o(→,\s\up7(酒化酶))eq\x(乙醇)下列说法中不正确的是（）A．C12H22O11属于二糖B．可采用蒸馏的方法分离乙醇和水C．可用新制Cu(OH)2悬浊液检验淀粉是否完全水解D．葡萄糖在酒化酶作用下生成乙醇，该反应属于分解反应【练7】下列有关糖类、油脂、蛋白质的说法中，不正确的是（）A．灼烧蚕丝织物有烧焦羽毛的气味B．蔗糖和麦芽糖互为同分异构体C．蔗糖溶液中加入稀硫酸，水解后加入银氨溶液，水浴加热未出现银镜，说明水解的产物为非还原性糖D．利用油脂在碱性条件下的水解，可以制肥皂【练8】食品店出售的冰激凌是硬化油，它是以多种植物油为原料制得的，此过程中发生的反应类型是（）A．水解反应 B．加聚反应 C．加成反应 D．取代反应【练9】下列有关物质水解的说法正确的是（）A．蛋白质水解的最终产物是多肽B．淀粉水解的最终产物是麦芽糖C．纤维素不能水解成葡萄糖D．油脂水解产物之一是甘油【练10】糖类、油脂和蛋白质都是人类基本营养物质。请回答下列问题：（1）在试管中加入0.5g淀粉和4m