高中化學必修課程PAGE11-第四節基本營養物質第1課時糖類[學習目標定位]1.知道糖類的組成、重要性質和主要應用。2.認識葡萄糖的分子結構和特征反應。3.能夠設計實驗確認淀粉水解的產物及水解的程度。一葡萄糖1．糖類的組成及其分類(1)糖類組成：糖類是由C、H、O三種元素組成的一類有機化合物，其組成大多可以用通式Cn(H2O)m表示，過去曾稱其為碳水化合物。(2)糖的分類：糖類可以根據其能否水解以及水解產物的多少不同，劃分為單糖、雙糖、多糖。(3)重要糖類：類別代表物分子式相互關系單糖葡萄糖、果糖C6H12O6同分異構體雙糖蔗糖、麥芽糖C12H22O11同分異構體多糖淀粉、纖維素(C6H10O5)n不屬于同分異構體2.葡萄糖廣泛存在于葡萄和其他有甜味的水果里；蜂蜜中也含有葡萄糖；正常人的血液里約含0.1%(質量分數)的葡萄糖，“血糖”指的就是血液里的葡萄糖。(1)葡萄糖的結構葡萄糖的分子式為C6H12O6，請寫出葡萄糖的結構簡式：CH2OH(CHOH)4CHO，在葡萄糖分子中含有兩個決定葡萄糖化學性質的原子團，它們分別是—OH(羥基)和(—CHO醛基)。(2)主要化學性質①在人體內緩慢氧化，提供人體活動所需能量，寫出葡萄糖在人體內氧化的化學方程式：C6H12O6＋6O2→6CO2＋6H2O；②與新制Cu(OH)2懸濁液反應。完成下列實驗：實驗現象：試管中有磚紅色沉淀生成。實驗結論：葡萄糖具有還原性，能被弱氧化劑如新制Cu(OH)2懸濁液氧化，生成磚紅色Cu2O沉淀。歸納總結1．葡萄糖的分子結構與性質2．常用新制的Cu(OH)2懸濁液檢驗葡萄糖的存在。1．現有下列物質：①纖維素②甲酸甲酯(HCOOCH3)③淀粉④乙酸，其中符合Cn(H2O)m的組成，但不屬于糖類的是()A．②④ B．①②C．①④ D．②③答案A解析纖維素和淀粉的組成可表示為(C6H10O5)n即[C6(H2O)5]n，符合Cn(H2O)m的組成，且屬于多糖；甲酸甲酯和乙酸的分子式為C2H4O2，符合C2(H2O)2，但不是糖類，符合題意。2．某學生做葡萄糖的還原性實驗，將4mL0.5mol·L－1的CuSO4溶液和4mL0.5mol·L－1的NaOH溶液混合后，滴入1.0mL的10%的葡萄糖，加熱煮沸，結果沒有看到磚紅色沉淀生成。這是因為()A．葡萄糖濃度太大 B．加熱時間不夠C．CuSO4溶液的量不夠 D．NaOH溶液的量不夠答案D解析葡萄糖與新制Cu(OH)2反應時，NaOH必須過量，而本題中n(CuSO4)＝n(NaOH)＝2×10－3mol，NaOH的量不足，故看不到磚紅色沉淀生成。二糖類的水解1．蔗糖的水解反應(1)完成下列實驗，并填寫下表：實驗操作實驗現象最終有磚紅色沉淀生成實驗結論蔗糖水解生成葡萄糖，葡萄糖和新制Cu(OH)2懸濁液共熱生成磚紅色沉淀(2)蔗糖水解反應的化學方程式為。2．淀粉的水解反應(1)完成下列實驗，并填寫下表：實驗操作實驗現象實驗結論將0.5g淀粉放入試管，加入4mL水，水浴加熱；加入銀氨溶液，水浴加熱無銀鏡出現在稀H2SO4催化作用和加熱條件下，淀粉發生水解，生成具有還原性的葡萄糖將0.5g淀粉加入試管中，加入4mL20%的H2SO4，水浴加熱。①用NaOH溶液中和H2SO4后，取其少量溶液加入碘水；②另取少量溶液，加入銀氨溶液，水浴加熱①加碘水未出現藍色；②有銀鏡出現(2)淀粉水解反應的化學方程式為。歸納總結1．糖類水解(1)水解規律(2)水解條件蔗糖、淀粉的水解均用稀H2SO4作催化劑，并且水浴加熱。2．檢驗淀粉水解及水解程度的實驗步驟實驗現象及結論：情況現象A現象B結論①溶液呈藍色未產生銀鏡未水解②溶液呈藍色出現銀鏡部分水解③溶液不呈藍色出現銀鏡完全水解3．中國酒文化源遠流長，很多地方至今仍用傳統工藝來制作米酒。家釀米酒的轉化過程為()A．淀粉→蔗糖→葡萄糖→酒B．淀粉→麥芽糖→葡萄糖→酒C．淀粉→麥芽糖→果糖→酒D．淀粉→蔗糖→果糖→酒答案B解析家釀米酒是以淀粉類物質為原料在酶的作用下逐步轉化而成：淀粉eq\o(→,\s\up7(酶))麥芽糖eq\o(→,\s\up7(酶))葡萄糖eq\o(→,\s\up7(酒化酶))酒(乙醇)。4．通過實驗來驗證纖維素水解后生成葡萄糖，其實驗包括下列一些操作過程，這些操作的正確排序是()①取一團棉花或幾小片濾紙②小火微熱，變成亮棕色溶液③加入幾滴90%濃硫酸，用玻璃棒把棉花或濾紙團攪成糊狀④稍冷，滴入幾滴硫酸銅溶液，并加入過量的氫氧化鈉溶液使溶液中和至出現氫氧化銅沉淀⑤加熱煮沸A．①②③④⑤ B．①③②④⑤C．①③②⑤④ D．①②③⑤答案B解析本題考查對纖維素水解實驗的理解。纖維水解要在酸性條件下加熱進行，水解后用氫氧化銅驗證葡萄糖的存在，實驗必須在堿性條件下完成。根據題示四個選項，只有B正確。有機物類別主要性質存在用途葡萄糖單糖不能水解，具有還原性，能發生酯化反應水果、蔬菜工業原料、食品工業、醫療輸液、合成補鈣藥品及維生素C蔗糖雙糖能水解甘蔗、甜菜做白糖、冰糖淀粉多糖能水解，遇碘變藍色植物的種子、塊莖食物，生產葡萄糖、酒精纖維素多糖能水解植物的莖、葉、果皮促進胃腸蠕動1．下列說法不正確的是()A．淀粉、纖維素水解的最終產物均為葡萄糖B．糖類是高分子化合物，能發生水解反應C．葡萄糖既可以與銀氨溶液反應，又可以與新制氫氧化銅懸濁液反應D．可用碘檢驗淀粉是否發生完全水解答案B解析淀粉、纖維素屬于多糖，在稀硫酸作用下，水解成葡萄糖，A正確；單糖、雙糖不屬于高分子化合物，雙糖、多糖可以發生水解，而單糖不能水解，B錯誤；葡萄糖是多羥基醛，含有醛基，能與銀氨溶液和新制氫氧化銅懸濁液發生反應，產生銀鏡和磚紅色沉淀，C正確；淀粉遇碘單質變藍，因此可用碘檢驗淀粉是否完全水解，D正確。2．下列物質中，最簡式相同，但不互為同分異構體的是()A．乙烯和苯 B．蔗糖和纖維素C．乙酸和葡萄糖 D．果糖和葡萄糖答案C解析A、B項最簡式不同；C項，最簡式相同，但分子式不同，不屬于同分異構體；D項，分子式相同，結構不同，屬于同分異構體。3．把①蔗糖②淀粉③纖維素④乙酸乙酯在稀硫酸存在下分別進行水解，最終產物只有1種的是()A．①和② B．只有③C．只有④ D．只有②和③答案D解析蔗糖的水解產物有葡萄糖和果糖兩種產物；乙酸乙酯的水解產物也有兩種。4．用來證明棉花和淀粉都是多糖的實驗方法是()A．放入氧氣中燃燒，檢驗燃燒產物都是CO2和H2OB．放入銀氨溶液中微熱，都不發生銀鏡反應C．加入濃硫酸后微熱，都脫水而變黑D．分別放入稀酸后煮沸幾分鐘，用NaOH溶液中和反應后的溶液，再加入新制的Cu(OH)2懸濁液共熱，都生成磚紅色沉淀答案D解析多糖在稀H2SO4存在下水解生成單糖(葡萄糖)，再加入新制的Cu(OH)2懸濁液共熱時生成Cu2O沉淀。5．有A、B、C三種無色溶液，它們分別是葡萄糖溶液、蔗糖溶液、淀粉溶液中的一種，甲同學做實驗得出：①B能發生銀鏡反應；②A遇碘水變藍色；③A、C均能發生水解反應，水解液均能發生銀鏡反應。(1)試判斷它們各是什么物質：A是________，B是________，C是________。(2)分別寫出A、C發生水解反應的化學方程式：A：________________________________________________________________________；C：________________________________________________________________________。答案(1)淀粉葡萄糖蔗糖(2)(C6H10O5)n＋nH2Oeq\o(→,\s\up7(催化劑))nC6H12O6淀粉葡萄糖C12H22O11＋H2Oeq\o(→,\s\up7(催化劑))C6H12O6＋C6H12O6蔗糖葡萄糖果糖解析(1)由題目可知，能發生銀鏡反應的為葡萄糖溶液，遇碘水變藍色的為淀粉溶液。由此可以確定A為淀粉，B為葡萄糖，C為蔗糖。(2)淀粉的水解產物為葡萄糖，蔗糖的水解產物為葡萄糖和果糖。40分鐘課時作業[經典基礎題]一、糖類的組成與來源1．現有下列物質，①纖維素、②甲酸甲酯(HCOOCH3)、③淀粉、④甲醛(CH2O)、⑤丙酸、⑥乙酸，其中符合Cn(H2O)m的組成且不屬于糖類的是()A．①②④ B．②④⑥C．①⑤⑥ D．①③⑤答案B解析纖維素、淀粉都為多糖，不符合題意，排除①③；②的分子式為C2H4O2，符合C2(H2O)2，但不是糖類，符合題意；④分子式為CH2O，符合C(H2O)組成，但不是糖類，符合題意；⑤分子式為C3H6O2，不符合Cn(H2O)m組成；⑥分子式為C2H4O2，符合C2(H2O)2，但不是糖類，符合題意；所以②④⑥符合，選B。2．糖元[(C6H10O5)n]是一種相對分子質量比淀粉更大的多糖，主要存在于肝臟和肌肉中，所以又叫動物淀粉和肝糖。下列關于糖元的敘述正確的是()A．糖元與淀粉、纖維素互為同分異構體B．糖元、淀粉、纖維素屬于同系物C．糖元水解的最終產物是葡萄糖D．糖元具有還原性，能發生銀鏡反應答案C解析糖元屬于多糖，是一種高分子化合物，由于分子中的n值不同，所以與淀粉和纖維素不屬于同分異構體，也不屬于同系物；多糖不具有還原性。二、糖類的結構與性質3．葡萄糖(C6H12O6)是一種重要的營養物質，下列關于葡萄糖的說法中，正確的是()A．葡萄糖是一種單糖B．葡萄糖分子中有6個碳原子、6個水分子C．常溫下，葡萄糖可與新制的氫氧化銅懸濁液反應D．1mol葡萄糖完全燃燒需要9mol氧氣答案A解析葡萄糖是單糖，A正確；葡萄糖分子中氫氧原子個數比為2∶1，但不是以水分子的形式存在，B錯；葡萄糖和新制氫氧化銅懸濁液反應必須加熱，C錯；葡萄糖分子可改寫為C6·(H2O)6，由此可判斷1mol葡萄糖完全燃燒需要6mol氧氣，D錯。4．核糖是合成核酸的重要原料，結構簡式為CH2OH—CHOH—CHOH—CHOH—CHO。下列關于核糖的敘述正確的是()A．與葡萄糖互為同分異構體B．可以與銀氨溶液反應形成銀鏡C．可以使紫色石蕊溶液變紅D．與葡萄糖互為同系物答案B解析核糖的分子式為C5H10O5，而葡萄糖的分子式為C6H12O6，所以二者既不是同分異構體，也不是同系物；因核糖分子中含有—CHO，可以發生銀鏡反應；因分子中不含有—COOH，不能使石蕊溶液變紅。5．近幾年一種新型的甜味劑木糖醇悄悄地進入人們的視野，木糖醇是一種理想的蔗糖替代品，它具有甜味足、溶解性好、防齲齒、適合糖尿病患者食用的優點。木糖醇是一種白色粉末狀的晶體，分子式為C5H12O5，結構簡式為CH2OH(CHOH)3CH2OH。下列有關木糖醇的敘述中不正確的是()A．木糖醇與葡萄糖、果糖等一樣屬于多羥基醛或酮，是一種單糖B．已知木糖醇的溶解度隨著溫度的升高而增大，說明木糖醇的溶解過程是一個吸熱過程C．木糖醇是一種五元醇D．木糖醇是一種無糖型甜味劑答案A解析從給出的木糖醇的結構簡式可知其分子中沒有醛基，也沒有羰基，只有羥基這一種官能團，故A項錯誤。三、糖類及其水解產物的檢驗6．鑒別蔗糖和葡萄糖溶液，最好的試劑是()A．金屬鈉B．新制Cu(OH)2懸濁液C．單質碘D．稀硫酸答案B解析蔗糖中無—CHO，而葡萄糖分子中含—CHO。7．只用一種試劑就可以鑒別乙酸溶液、葡萄糖溶液、蔗糖溶液，這種試劑是()A．NaOH溶液B．新制的Cu(OH)2懸濁液C．石蕊溶液D．Na2CO3溶液答案B解析加入新制的Cu(OH)2懸濁液，無明顯現象的是蔗糖溶液，新制的Cu(OH)2溶解得到藍色溶液的是乙酸，加熱時產生磚紅色沉淀的是葡萄糖溶液。8．如圖所示，在一熟蘋果切片上分別滴上1滴碘水和銀氨溶液，顏色變化如圖所示，根據這些實驗現象下列推斷正確的是()A．熟透的蘋果中含有淀粉B．熟透的蘋果中不含淀粉C．熟透的蘋果中含有還原性的淀粉D．熟透的蘋果中不含還原性的糖答案A解析遇碘水變藍色，說明含有淀粉；遇銀氨溶液變黑色，則有少量單質銀的粉末生成，說明含有還原性的糖。[能力提升題]9．有兩位同學同時進行蔗糖的性質實驗，并檢驗水解產物中是否含有葡萄糖。請回答下列問題：(1)甲的操作如下：取少量蔗糖加適量水配成溶液；在蔗糖溶液中加入3～5滴稀硫酸；將混合液煮沸幾分鐘，冷卻；在冷卻后的溶液中加入銀氨溶液，水浴加熱。實驗結果沒有銀鏡產生，其原因是____________(填字母序號)。A．蔗糖尚未水解B．加熱時間不夠C．煮沸后的溶液中沒有加堿中和作催化劑的酸D．蔗糖水解的產物中沒有葡萄糖(2)乙的操作是：將蔗糖溶液與稀H2SO4共沸后，向溶液中加入新制Cu(OH)2懸濁液，加熱至沸騰，一直未見磚紅色沉淀產生，其原因是________________________________________________________________________。(3)檢驗蔗糖無還原性但水解產物有還原性，應選用的物質是________。A．新制的氫氧化銅懸濁液、稀硫酸B．銀氨溶液、稀硫酸、氫氧化鈉溶液C．銀氨溶液、氫氧化鈉溶液D．新制的氯氧化銅懸濁液、氫氧化鈉溶液(4)兩個同學都沒有將實驗做成功，原因是多方面的。你認為甲同學應該如何操作才能獲得成功？答案(1)C(2)未加NaOH溶液中和酸，酸溶解了Cu(OH)2懸濁液(3)B(4)待煮沸后的溶液冷卻后加入適量的NaOH溶液至溶液呈現弱堿性，再加入新配制的銀氨溶液，水浴加熱，就可觀察到銀鏡的生成解析蔗糖在稀硫酸中加熱發生水解反應生成葡萄糖和果糖。葡萄糖中含有醛基可發生銀鏡反應，但反應必須在堿性條件下進行。水解反應中稀硫酸是催化劑，加入的Cu(OH)2懸濁液被H2SO4溶解生成CuSO4，無法發生Cu(OH)2與醛基的反應。檢驗蔗糖及其水解產物(葡萄糖和果糖)有無還原性，既可選用銀氨溶液，又可選用新制氫氧化銅懸濁液。由于上述檢驗糖類還原性的兩種試劑均為堿性試劑，易被酸破壞，故水解產物中加入上述堿性試劑前，應先中和掉促使蔗糖水解過程中使用的稀硫酸。10．要檢驗淀粉的水解程度，提供了以下實驗操作過程：①取少量淀粉加水制成溶液②加熱(水浴)③加入堿液，中和并呈堿性④加入銀氨溶液⑤加入幾滴稀硫酸⑥再加熱⑦加入幾滴碘水甲、乙、丙三個同學分別做了以下三個實驗，指出他們的實驗目的或現象：(1)甲：①→⑤→②→③→④→⑥，現象：無銀鏡產生。甲同學的實驗目的是________________________。(2)乙：①→⑤→②→③→④→⑥，現象：有銀鏡產生；①→⑤→②→⑦，現象：溶液變藍；乙同學的實驗目的是________________________。(3)①→⑤→②→⑦，現象：______________________。丙同學的實驗目的是證明淀粉已完全水解。答案(1)證明淀粉還沒開始水解(2)證明淀粉已發生水解，但還有剩余(3)溶液不變藍解析(1)不存在能發生銀鏡反應的葡萄糖證明淀粉還沒開始水解。(2)有銀鏡產生，證明淀粉已經水解；溶液變藍，證明淀粉還有剩余。(3)淀粉已完全水解，加入碘水時溶液不變藍。11．A是面粉中的主要成分，C與E反應可生成F，D能與新制的Cu(OH)2懸濁液反應產生磚紅色沉淀。下圖是A、B、C、D、E、F等幾種常見有機物之間的轉化關系圖：eq\x(A)eq\o(→,\s\up7(充分水解))eq\x(B)eq\o(→,\s\up7(發酵))eq\x(C)eq\o(→,\s\up7(氧化))eq\x(D)eq\o(→,\s\up7(氧化))eq\x(E)eq\o(→,\s\up7(酯化))eq\x(F)根據以上信息完成下列各題：(1)A的化學式為________________________，B的結構簡式為________________________________________________________________________。(2)F在稀硫酸中發生水解反應的化學方程式為________________________________________________________________________________________________