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第 6 讲 基本营养物质、高分子化合物. 基础盘点. 一、油脂的结构和性质 自我诊断 1. 如图所示为中学化学中制取肥皂的实验装置,实验中的操作如下: ①在仪器 A 中加入 8 mL 植物油、 8 mL 乙醇和 4 mL NaOH 溶液。 ②在不断搅拌下,给装置 A 中的液体微微加热,直到混合物变稠。 ③继续加热,至反应完全。 ④把盛有混合物的仪器 A 放在冷水浴中冷却。加入 20 mL 蒸馏水和 25 mL NaCl 饱和溶液,充分搅拌。. ⑤ 用纱布滤出固态物质,弃去滤液。把固态物质挤 干(可向其中加入 1~2 滴香料),并把它压制成条
E N D
第6讲 基本营养物质、高分子化合物 基础盘点 一、油脂的结构和性质 自我诊断 1.如图所示为中学化学中制取肥皂的实验装置,实验中的操作如下: ①在仪器A中加入8 mL植物油、8 mL乙醇和4 mL NaOH溶液。 ②在不断搅拌下,给装置A中的液体微微加热,直到混合物变稠。 ③继续加热,至反应完全。 ④把盛有混合物的仪器A放在冷水浴中冷却。加入20 mL蒸馏水和25 mL NaCl饱和溶液,充分搅拌。
⑤用纱布滤出固态物质,弃去滤液。把固态物质挤⑤用纱布滤出固态物质,弃去滤液。把固态物质挤 干(可向其中加入1~2滴香料),并把它压制成条 状,晾干,即制得肥皂。 请根据上述操作回答下列问题: (1)图中仪器A的名称为。 蒸发皿
(2)在步骤③中,往往出现混合物变稠难以搅拌,(2)在步骤③中,往往出现混合物变稠难以搅拌, 却还需继续搅拌的情况,此时你应采取的辅助操作 为。 (3)步骤①中加入乙醇的作用是 ;步骤④中加入NaCl溶液的目 的是 。 (4)在步骤③中需判断反应是否完全,你认为判断 的方法是什么?简要写出用品及操作: 。 (5)步骤⑤弃去的滤液中,含有的反应所生成的有 机副产品的结构简式为 。 另一手用坩埚钳夹住蒸发皿 有助于植物油和 氢氧化钠溶液的混合 使高级脂肪酸钠 发生凝聚而从混合液中析出 (或盐析) 将一滴混 合物加到水中,不再形成油滴(或者油脂全部消 失),即可说明反应完全 HO—CH2—CHOH—CH2 —OH
基础回归 1.人体需要的营养素主要有 ,统称为六大营养素。糖 类、油脂和蛋白质从元素组成看都含有 元素,蛋白质还含有元素。 2.油脂属于类,是和生成的酯。油 脂中的碳链含碳碳双键时,主要是低沸点的; 碳链为碳碳单键时,主要是高沸点的。 天然油脂都是混合物,没有恒定的熔点、沸点。由 液态油转变为半固态的脂肪的过程叫, 发生的反应是(填“氧化”或“还原”)反应。 油脂的密度比水,溶于水,易溶于有机溶剂。 油脂在人体内的消化过程是通过反应完成的。 蛋白质、脂类、糖类、 无机盐、维生素、水 C、H、O N、S、P 高级脂肪酸 甘油 酯 植物油 动物脂肪 油脂的硬化 还原 小 难 水解
油脂在酸、碱或酶的催化作用下均可水解。油脂水解得到的高级脂肪酸常见的有软脂酸(棕榈酸)、油脂在酸、碱或酶的催化作用下均可水解。油脂水解得到的高级脂肪酸常见的有软脂酸(棕榈酸)、 硬脂酸、油酸 、亚油酸。在碱性条件下油脂可完全水解,此反应称为。分别写出硬脂酸甘油酯在酸性和碱性条件下水解的化学方程式: C15H31COOH C17H35COOH C17H33COOH C17H31COOH 皂化反应
3.肥皂的主要成分是高级脂肪酸钠,它在水溶液中能电离出Na+和RCOO-。在RCOO-原子团中,极性的—COO-部分易溶于水,叫基,而非极性的烃基—R部分易溶于油,叫基。根据肥皂的去污原理,人们研制出各种各样的合成洗涤剂。但是由于很多洗涤剂产品含有对微生物生长有利的磷酸盐,使得污水排放后对湖泊和海湾水体富营养化,产生和现象。推广使用无磷洗涤剂成为当务之急。3.肥皂的主要成分是高级脂肪酸钠,它在水溶液中能电离出Na+和RCOO-。在RCOO-原子团中,极性的—COO-部分易溶于水,叫基,而非极性的烃基—R部分易溶于油,叫基。根据肥皂的去污原理,人们研制出各种各样的合成洗涤剂。但是由于很多洗涤剂产品含有对微生物生长有利的磷酸盐,使得污水排放后对湖泊和海湾水体富营养化,产生和现象。推广使用无磷洗涤剂成为当务之急。 亲水 憎水 赤潮 水华
二、糖类的结构和性质 自我诊断 2.下列实验能达到预期目的的是 ( ) A.向甲酸和甲醛的混合物中加入氢氧化钠溶液,中 和甲酸后,加入新制的氢氧化铜悬浊液加热—— 检验混合物中是否含有甲醛 B.向米汤中加入含碘的食盐,观察是否有颜色的变 化——检验含碘食盐中是否含碘酸钾 C.向淀粉溶液中加入稀硫酸加热后,再用NaOH中 和并做银镜反应实验——检验淀粉是否水解 D.向乙酸乙酯中加入NaOH溶液再蒸馏——提纯乙 酸乙酯 C
3.下列对糖类的叙述正确的是() A.含有C、H、O三种元素的有机物叫糖类 B.糖类物质均能与银氨溶液在加热时发生反应生成 银镜 C.糖类物质都有甜味 D.糖类是多羟基醛或多羟基酮以及能水解生成多羟 基醛或多羟基酮的物质 D
基础回归 1.糖类从分子结构上看,可定义为 ;根据其能否水解以及水解产 物的多少可将糖类分为、和。其代表 物分别为、、 。代表物的 化学式分别为、 、 。 葡萄糖和果糖、蔗糖和麦芽糖分别互为同分异构体, 淀粉和纤维素不是同分异构体。葡萄糖在人体组织中, 在酶的催化下进行反应,放出热量,以维持人体 生命活动所需要的能量。 多羟基醛、多羟基 酮和它们的脱水缩合物 低聚糖 单糖 多糖 葡萄糖 麦芽糖 淀粉和纤维素 (C6H10O5)n C12H22O11 C6H12O6 氧化
2.糖的水解:取1 mL 20%蔗糖溶液,加入3~5滴稀硫 酸。水浴加热5 min后取少量溶液,加氢氧化钠溶 液调pH至碱性,再加少量新制备的Cu(OH)2悬 浊液,加热3~5 min,观察实验现象: 结论是,化学 方程式为 注意检验水解产物之 前,一定要加碱中和所用的酸,并将溶液调至碱性。 麦芽糖、淀粉、纤维素在稀酸存在下,最终水解产 物都为。 有红色沉淀生成 , 蔗糖水解生成了具有还原性的葡萄糖 C12H22O11(蔗糖)+H2O CH2OH(CHOH)4 , 。 葡萄糖
3.淀粉的特征反应:将碘酒滴到土豆或面包上,观察到的现象是。该反应可用于淀粉和碘单质的相互鉴别,实验室根据该原理用淀粉碘化钾试纸可以检验氧化性物质的存在。食品工业上用淀粉酿酒发生的反应方程式为3.淀粉的特征反应:将碘酒滴到土豆或面包上,观察到的现象是。该反应可用于淀粉和碘单质的相互鉴别,实验室根据该原理用淀粉碘化钾试纸可以检验氧化性物质的存在。食品工业上用淀粉酿酒发生的反应方程式为 , 。 变蓝 (C6H10O5)n(淀粉)+nH2O nC6H12O6(葡萄糖) C6H12O6 2CH3CH2OH+2CO2↑
三、蛋白质 自我诊断 4.下列关于蛋白质的叙述中,不正确的是( ) A.蛋白质溶液里加(NH4)2SO4溶液可提纯蛋白质 B.在豆浆中加少量石膏,能使豆浆凝结为豆腐 C.酶对某些化学反应的催化作用并不是温度越高,效 率越高 D.任何结构的蛋白质遇到浓HNO3都会变成黄色 D
5.天然蛋白质水解产物中含物质A。A由C、H、O、N元素组成。能与NaOH反应,也能与盐酸反应。在一定条件下,2分子的A发生缩合反应生成B和5.天然蛋白质水解产物中含物质A。A由C、H、O、N元素组成。能与NaOH反应,也能与盐酸反应。在一定条件下,2分子的A发生缩合反应生成B和 1分子水。B的相对分子质量为312。当蛋白质与浓硝酸反应时显黄色。据此推断:A的结构简式为 ,B的结构简式为。 解析蛋白质与浓HNO3反应显黄色,表明A中含苯环结构。又由2A→B+H2O可知A的相对分子质量为165。 答案
基础回归 1.蛋白质是生物体内一类极为重要的功能高分子化合物,没有蛋白质就没有生命。天然蛋白质水解得到的氨基酸均为, 其结构通式为 ,如甘氨酸的结构简式 为,丙氨酸,苯 丙氨酸。氨基酸 α-氨基酸
一般溶于水,难溶于。动物的毛发 和皮、蚕丝、动物胶、病毒、细菌、激素、酶等 都属于。1961年我国人工合成了 。 能 乙醇和乙醚 蛋白质 结晶牛 胰岛素 氨基 羧基 2.氨基酸分子中既含有,又含有,因此氨 基酸是化合物,能与反应生成盐。 酸、碱 两性
3.两个氨基酸分子在酸或碱存在下加热,可以脱去一3.两个氨基酸分子在酸或碱存在下加热,可以脱去一 分子水,缩合成含有( )的化 合物,称为。写出丙氨酸和甘氨酸相互反应的 化学方程式(生成二肽的可能产物都写): 肽键 二肽
4.蛋白质分子中各种氨基酸的连接方式和排列顺序称为蛋白质的结构。多肽链卷曲盘旋和折叠的空间结构称为结构。在二级结构的基础上进一步盘曲折叠形成的三维结构,称为结构。每个具有三级结构的多肽链称为。亚基的立体排布、亚基间的相互作用与布局称为蛋白质的。4.蛋白质分子中各种氨基酸的连接方式和排列顺序称为蛋白质的结构。多肽链卷曲盘旋和折叠的空间结构称为结构。在二级结构的基础上进一步盘曲折叠形成的三维结构,称为结构。每个具有三级结构的多肽链称为。亚基的立体排布、亚基间的相互作用与布局称为蛋白质的。 一级 二级 三级 亚基 四级结构
两性 酸 5.蛋白质与氨基酸一样也是分子,既能与反 应,也能与反应。蛋白质除了在酸、碱或酶的作 用下水解得到各种氨基酸外,还有如下性质: (1)盐析:少量盐(如) 能够促进蛋白质的溶解,浓的上述盐溶液可以使蛋 白质的溶解度而从溶液析出。蛋白质的盐析是 可逆的,可用于。 (2)变性:在某些物理因素和化学因素的影响 下,蛋白质的和发生改变。该 过程是过程。能使蛋白质变性的物理因素有 ,化 学因素有 。 碱 (NH4)2SO4、Na2SO4、NaCl 降低 分离和提纯蛋白质 生理功能 理化性质 不可逆 加热、搅拌、振荡、紫外线照射、超声波等 强酸、强碱、重金属盐、三氯乙酸、乙醇、 丙酮等
(3)颜色反应:含有苯环的蛋白质加入浓硝酸会有产生,加热。(3)颜色反应:含有苯环的蛋白质加入浓硝酸会有产生,加热。 (4)蛋白质的灼烧:蛋白质易燃烧。可以通过蛋白质烧焦时的特殊气味鉴别羊毛和化纤织物。 6.酶是一种特殊的蛋白质,对生物体内的化学反应的催化作用的特点有 。 核酸是一类含磷的生物高分子化合物,分为 ,在生物体的中起决定作用。1981年我国用人工方法合成了 。蛋白质溶液是胶体,具有胶体的某些性质。 白色沉淀 白色沉淀变黄色 条件温和,不需加热;具有高度 的专一性;具有高效的催化作用 脱氧核 糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA) 生长、繁殖、遗传、变异等生命现象 酵母丙氨 酸转移核糖核酸
四、高分子化合物 自我诊断 6.食品保鲜膜按材质分为聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)等种类。PE保鲜膜可直接接触食品,PVC保鲜膜则不能直接接触食品,它对人体有潜在危害。下列有关叙述不正确的是 ( ) A.PE、PVC都属于链状高分子化合物,受热易熔化 B.PE、PVC的单体都是不饱和烃,能使溴水褪色 C.焚烧PVC保鲜膜会放出有毒气体如HCl D.废弃的PE和PVC均可回收利用以减少白色污染 B
基础回归 1.有机高分子化合物与低分子有机物最大的不同是 ,有机高分子化合物的相对 分子质量一般高达,而低分子有机物的相 对分子质量在。另外,有机高分子化 合物的相对分子质量只是一个平均值。它是以低分 子有机物为原料,经过反应得到各种相对分 子质量不等的同系物组成的混合物。故高分子 化合物又称为聚合物。 称为单体, 称为链节,称为聚合度。 相对分子质量的大小 104~106 1 000以下 聚合 能进行聚合反应形成高 分子化合物的低分子化合物 高分子化合物中化学组成相同、可重复的最小单位 高分子链中含有链节的数目
2.合成高分子化合物的基本方法——聚合反应 加聚反应 缩聚反应 相同点是: 。 不同点是: 。 合成高分子的反应 都由低分子化合物生成高分子化合物 加聚反应的单体和聚合物的链节的各 元素的组成相同,质量分数相同,没有小分子 生成;缩聚反应的单体和链节的元素组成不同, 有小分子生成
(1)加聚反应:写出下列物质合成高分子化合物的(1)加聚反应:写出下列物质合成高分子化合物的 化学方程式: nCH2 CH—Cl nCH2 CH—CN nCH2 C(CH3)COOCH3 nCH2 CH—CH CH2 nCH2 C(CH3)—CH CH2
答案 nCH2 nCH2 nCH2
nCH2 (2)缩聚反应:写出下列物质合成高分子化合物的化学方程式: nCH3 nCH3 nC6H5
合成 3.人工合成高分子化合物按用途和性能可分为 (包括 )、 (包括 )和复合材料。 其中被称为“三大合成材料”的 应用最广泛。合成高分子化合物的结构大致可以分三类:结构、结构、结构(也称为体型结构)。 高分子材料 塑料、合成纤维、合成橡胶、 粘合剂、涂料等 功能高分子材料 高分子分离膜、液晶高分子、导电高分子、 医用高分子、高吸水性树脂等 塑料、合成纤维、 合成橡胶 支链型 网状 线型
塑料即合成树脂,聚乙烯塑料可以反复加热熔融加塑料即合成树脂,聚乙烯塑料可以反复加热熔融加 工,是性塑料,酚醛树脂塑料不能加热熔 融,只能一次成型,是性塑料。为了根除“白 色污染”,现在人们研究出降解和降解 两类高分子化合物。和甲醛缩聚成的脲醛树 脂可以作木材等的黏合剂。 合成纤维中目前产量占第一位的是聚酯纤维——涤 纶。写出合成它的化学方程式: 热塑 热固 光 微生物 尿素
人造 维纶(聚乙烯醇)具有较好的吸湿性,被称为 ,是因为在其分子链上含有的缘故。 顺丁橡胶是以为原料合成的。写出生 成顺式聚1,3-丁二烯的化学方程式: 。顺丁橡胶是顺 式聚1,3-丁二烯与硫磺等混炼而成。硫化剂的作 用是 。天然橡 胶的主要成分是。天然橡胶原为, 经硫化后变为,增加了它的弹性和强 度。以丙烯酸钠为单体,可以聚合得到具有网状结 构的高吸水性树脂,婴儿用的“尿 不湿”就是由它制成。 棉花 羟基 1,3-丁二烯 nCH2 CHCH CH2 打开顺式聚1,3-丁二烯中的双键 聚异戊二烯 线型结构 网状结构 聚丙烯酸钠
要点精讲 要点一 淀粉水解程度的判断 淀粉在酸性条件下水解,最终生成葡萄糖。淀粉遇碘变蓝色,不能发生银镜反应;而产物葡萄糖遇碘不变蓝色,能发生银镜反应。依据这两种物质的性质联合起来,可用银氨溶液和碘水来检验淀粉是否水解或水解的程度。实验步骤如下:
【典例导析1】某学生设计了四个实验方案,用来检 验淀粉的水解情况。
结论:淀粉部分水解。 上述四种方案的设计和结论是否正确,并简述理由。 解析 本例是一道实验评价型的例题,思考问题应紧紧围绕淀粉的检验和葡萄糖的检验所需的实验条件,进行周到而又全面的分析,这是解决本题的关键。同时本题也较好地考查了文字的表达能力。
在具体设计实验时,要注意两点:在检验葡萄糖存在时,加银氨溶液之前,要加碱中和溶液中的硫酸,否则银氨络离子要被破坏;检验淀粉存在时,不能是碱性溶液,因为碘能和NaOH反应,因此水解液可以直接加碘水检验,不必先中和。在具体设计实验时,要注意两点:在检验葡萄糖存在时,加银氨溶液之前,要加碱中和溶液中的硫酸,否则银氨络离子要被破坏;检验淀粉存在时,不能是碱性溶液,因为碘能和NaOH反应,因此水解液可以直接加碘水检验,不必先中和。 若淀粉水解完全时,则在溶液中加入碘水,溶液不会出现蓝色。若淀粉尚未水解时,则加入银氨溶液水浴加热,溶液不会出现银镜反应。若淀粉正在水解中,则既要用碘水检验淀粉的存在,又要用银氨溶液检验有无葡萄糖的存在。
答案 方案甲结论不正确。因为淀粉可能部分被水解,而未水解的残留淀粉也会与碘水反应使溶液变蓝。 方案乙设计不正确,结论也不正确。因为在酸性条件下,加入的银氨溶液被破坏,不能与葡萄糖发生银镜反应。按方案乙的设计,无银镜现象,可能是淀粉完全水解了也可能是部分水解了。 方案丙的设计和结论都正确。按设计的方案进行实验,有银镜现象,说明淀粉已水解生成了葡萄糖。 方案丁设计和结论都正确。按设计方案进行实验,淀粉变蓝又有银镜现象,说明既有淀粉又有葡萄糖。
归纳总结 (1)在检验糖水解产物葡萄糖的存在时,一定要加入NaOH溶液中和H2SO4,否则实验失败。(2)蔗糖与稀硫酸共热时,发生水解反应,蔗糖晶体与浓硫酸作用,发生脱水反应。
迁移应用1 将淀粉水解并用新制的氢氧化铜悬浊液检验其水解产物的实验中,要进行的主要操作是:①加热;②滴入稀硫酸;③加入新制的氢氧化铜悬浊液,④加入足量的氢氧化钠溶液。以上各步操作的先后顺序排列正确的是 ( ) A.①→②→③→④→① B.②→①→④→③→① C.②→④→①→③→① D.③→④→①→②→① 解析淀粉水解时需用稀硫酸作催化剂,加热,其水解产物为葡萄糖,在利用新制Cu(OH)2悬浊液检验葡萄糖之前,应先加入NaOH溶液中和稀硫酸。 B
特别提醒 蛋白质溶液与盐溶液作用时,盐溶液的浓稀程度、轻金属盐(或铵盐)溶液和重金属盐溶液对蛋白质的影响是不同的,可总结如下: (1)浓的轻金属盐(或铵盐)溶液能使蛋白质盐析,蛋白质凝聚而从溶液中析出,析出来的蛋白质仍保持原有的性质和生理活性,盐析是物理过程,也是可逆的。 (2)重金属盐溶液,不论是浓溶液还是稀溶液,均能使蛋白质变性,变性后的蛋白质不再具有原有的可溶性和生理活性,变性过程是化学过程,是不可逆的。
【典例导析2】下列有关蛋白质的叙述中,不正确的是 ( )【典例导析2】下列有关蛋白质的叙述中,不正确的是 ( ) A.蛋白质溶液加入饱和(NH4)2SO4溶液,蛋白 质析出,再加入水不溶解 B.人工合成的具有生命活性的蛋白质——结晶牛胰 岛素,是1965年由我国科学家在世界上第一次合 成的 C.重金属盐能使蛋白质变性,所以误食重金属盐会 中毒 D.浓HNO3溅在皮肤上,使皮肤呈黄色,是由于浓 HNO3和蛋白质发生颜色反应 解析浓(NH4)2SO4能使蛋白质发生盐析,加水后溶解,不发生变性;重金属盐可使蛋白质变性,不可复原,使人中毒 。 A
思维提升试用蛋白质的性质,解释下列现象。 (1)在豆浆中加入CaSO4或MgCl2,能使豆浆凝结为豆腐。 (2)误服可溶性重金属盐,可以服用大量牛奶、蛋清或豆浆解毒。 (1)豆浆为胶体,加入CaSO4或MgCl2电解质会使其中蛋白质和水凝聚为凝胶。 (2)重金属盐使牛奶、蛋清、豆浆中的蛋白质变性,从而减少了重金属盐对人体的危害。 提示
迁移应用2下列过程不属于化学变化的是( ) A.在蛋白质溶液中,加入饱和硫酸铵溶液,有沉淀 析出 B.皮肤不慎沾上浓硝酸而呈现黄色 C.在蛋白质溶液中,加入硫酸铜溶液,有沉淀析出 D.用稀释的福尔马林溶液(0.1%~0.5%)浸泡植物 种子
解析 逐一分析各选项所列过程的实质,以有无新物质生成来区别是否为化学变化。A项在蛋白质溶液中加入饱和硫酸铵溶液,是盐析过程,析出的蛋白质性质并无变化,即没有新物质生成,析出的蛋白质加水,仍能溶解,A项不是化学变化;B项皮肤不慎沾上浓硝酸显黄色属于蛋白质的颜色反应,是化学变化过程;C项在蛋白质溶液中加入硫酸铜溶液,析出沉淀是因为蛋白质变性,属化学变化;D项用稀释的福尔马林溶液杀灭种子上的细菌和微生物,即:使这些生物体的蛋白质发生变性反应,是化学变化。 答案A
要点三 高聚物单体的判断方法 1.由单体写聚合物,对发生加聚反应的,只有双键的碳原子留在主链上,其它基团作支链。常见加聚反应的类型有:①同一种单体加聚,该单体一般是单烯烃或共轭二烯烃;②由不同单体加聚,单体一般为烯烃。对发生缩聚反应的,要考虑生成小分子,同时写缩聚物的结构式时,要在方括号的外侧写出链节余下的端基原子或原子团。常见缩聚反应的类型有:①酚醛缩聚;②氨基酸缩聚;③羟基羧酸缩聚。