人教課標(biāo)實(shí)驗(yàn)版有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)生命中的基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)物質(zhì)糖類名師獲獎(jiǎng)

《糖類》導(dǎo)學(xué)案【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.了解糖類的組成和分類以及糖類在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)生活中的廣泛方法應(yīng)用和重要意義；2.掌握糖類中重要的代表物葡萄糖、蔗糖、淀粉、纖維素的組成和主要性質(zhì)，它們之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系以及與烴的衍生物的關(guān)系。【要點(diǎn)梳理】要點(diǎn)一、糖類的組成和分類【高清課堂：糖類#糖類】1．糖類的組成。（1）糖類是由碳、氫、氧三種元素組成的一類有機(jī)化合物，大多數(shù)糖類的分子組成可用通式Cm(H2O)n來表示（m、n可以相同，也可以不同）。注意：對(duì)糖類的通式的理解應(yīng)注意兩點(diǎn)：①該通式只表明糖類由C、H、O三種元素組成，并未反映糖類的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。②有些屬于糖類的物質(zhì)不符合該通式，如脫氧核糖C5H10O4；而有些符合該通式的物質(zhì)卻不屬于糖類。如乙酸CH3COOH、乳酸。（2）從結(jié)構(gòu)上看，糖類可定義為多羥基醛或多羥基酮，以及水解后可以生成多羥基醛或多羥基酮的化合物。2．糖類的分類。（1）根據(jù)能否水解以及水解后的產(chǎn)物，糖類可分為單糖、低聚糖和多糖。單糖是不能水解的糖，一般為多羥基醛或多羥基酮，如葡萄糖、果糖、核糖及脫氧核糖等。低聚糖是1mol糖水解后能產(chǎn)生2mol～10mol單糖的糖類。其中以二糖最為重要，常見的二糖有麥芽糖、蔗糖和乳糖等。多糖是1mol糖水解后能產(chǎn)生很多摩爾單糖的糖類。如淀粉、纖維素等。多糖屬于天然高分子化合物。（2）單糖、低聚糖、多糖之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系為：（3）糖類是綠色植物光合作用的產(chǎn)物，是一切生命體維持生命活動(dòng)所需能量的主要來源。要點(diǎn)二、糖類的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)1．葡萄糖的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途。葡萄糖是自然界中分布最廣的單糖，主要存在于葡萄及其他帶有甜味的水果、蜂蜜中，植物的種子、葉、根、花中，動(dòng)物的血液、腦脊液和淋巴液中。（1）分子結(jié)構(gòu)。葡萄糖的分子式為C6H12O6，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH2OH(CHOH)4CHO。它是一種多羥基醛。（2）物理性質(zhì)。葡萄糖是無色晶體，熔點(diǎn)為146℃，有甜味，但甜度不如蔗糖，易溶于水，稍溶于乙醇，不溶于乙醚。（3）化學(xué)性質(zhì)。葡萄糖分子中含有醛基和醇羥基，可發(fā)生氧化、加成、酯化等反應(yīng)。①氧化反應(yīng)。a．燃燒。C6H12O6（s）+6O2（g）—→6CO2（g）+6H2O（1）ΔH=－2804kJ·mol－1b．被銀氨溶液或新制的Cu(OH)2氧化。CH2OH(CHOH)4CHO+2Ag(NH3)2OHCH2OH(CHOH)4COONH4+2Ag↓+3NH3+H2OCH2OH(CHOH)4CHO+2Cu(OH)2CH2OH(CHOH)4COOH+Cu2O↓+2H2O②加成反應(yīng)。CH2OH(CHOH)4CHO+H2CH2OH(CHOH)4CH2OH（己六醇）③酯化反應(yīng)。特別提示：葡萄糖是單糖，不能發(fā)生水解反應(yīng)。（4）主要用途。葡萄糖用于糖果制造業(yè)，還可用于醫(yī)藥工業(yè)。2．果糖簡(jiǎn)介。（1）果糖是最甜的糖，廣泛分布在植物中，在水果和蜂蜜中含量較高。（2）果糖的分子式為C6H12O6，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為，它是一種多羥基酮。果糖與葡萄糖互為同分異構(gòu)體。（3）純凈的果糖為無色晶體，熔點(diǎn)為103～105℃，它不易結(jié)晶，通常為黏稠性液體，易溶于水、乙醇和乙醚。果糖是最甜的糖。（4）果糖分子中含有酮基和醇羥基，能發(fā)生加成、酯化反應(yīng)。3．蔗糖與麥芽糖。蔗糖與麥芽糖都是重要的二糖，蔗糖為白色晶體，麥芽糖為無色晶體，兩者都易溶于水，都有甜味。蔗糖與麥芽糖的比較蔗糖麥芽糖相似點(diǎn)①組成相同，化學(xué)式均為C12H22O11，互為同分異構(gòu)體②都屬于二糖，每摩爾水解后生成兩摩爾單糖③水解產(chǎn)物都能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，都能還原新制Cu(OH)2④都具有甜味（蔗糖更甜）不同點(diǎn)官能團(tuán)不含醛基（非還原性糖）含有醛基（還原性糖）化學(xué)性質(zhì)不能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，也不能還原新制Cu(OH)2能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，能還原新制Cu(OH)2水解產(chǎn)物葡萄糖和果糖各半僅有葡萄糖來源以甘蔗和甜菜含量最多淀粉在酶作用下的水解產(chǎn)物用途甜味食物、制紅糖、白糖等甜味食物、制飴糖【高清課堂：糖類#淀粉與纖維素】4．淀粉與纖維素。淀粉和纖維素是最重要的多糖。兩者具有相同的分子通式(C6H10O5)n。它們都是由許多個(gè)單糖單元（C6H10O5）構(gòu)成的天然高分子化合物。但由于n值不同，兩者不是同分異構(gòu)體關(guān)系，又由于結(jié)構(gòu)不同，兩者也不是同系物關(guān)系。（1）淀粉與纖維素的比較名稱淀粉纖維素存在存在于植物種子、塊根、谷類等中存在于棉花、木材等中通式(C6H10O5)n(C6H10O5)n結(jié)構(gòu)特點(diǎn)由幾百個(gè)到幾千個(gè)單糖單元構(gòu)成的高分子化合物由比淀粉更多的單糠單元構(gòu)成的高分子化合物物理性質(zhì)白色粉末，不溶于冷水，一部分可溶于熱水，無甜味白色、無嗅、無味的物質(zhì)，不溶于水，無甜味化學(xué)性質(zhì)加碘水淀粉與碘作用呈現(xiàn)藍(lán)色纖維素與碘不作用，不變藍(lán)，可用于鑒別淀粉和纖維素水解在淀粉酶作用下水解成麥芽糖，在無機(jī)酸作用下水解成葡萄糖在無機(jī)酸催化作用下水解，最后生成葡萄糖，比淀粉水解困難酯化不能發(fā)生酯化反應(yīng)生成火棉、膠棉和醋醞纖維用途作工業(yè)原料，制取葡萄糖、酒精等可用于紡織工業(yè)、造紙工業(yè)，制硝酸纖維、醋酸纖維和黏膠纖維等（2）淀粉和纖維素的主要化學(xué)性質(zhì)。①都無還原性。淀粉和纖維素都不能被銀氨溶液或新制的Cu(OH)2氧化，因而都沒有還原性。②都能水解，其水解的最終產(chǎn)物都是葡萄糖，但纖維素比淀粉更難水解。(C6H10O5)n+nH2OnC6H12O6（淀粉或纖維素）（葡萄糖）③淀粉遇碘單質(zhì)變藍(lán)色，纖維素遇碘單質(zhì)不變色，因此可用碘單質(zhì)來鑒定淀粉的存在或區(qū)分淀粉和纖維素。④纖維素分子的每個(gè)單糖單元有3個(gè)醇羥基，其分子通式可表示為[C6H7O2(OH)3]n，能表現(xiàn)出醇的性質(zhì)。如能與HNO3、CH3COOH等發(fā)生酯化反應(yīng)。要點(diǎn)三、糖類之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系注：C6H12O62C2H5OH+2CO2?！镜湫屠}】類型一：糖類的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)例1美國(guó)科學(xué)家最近發(fā)明了利用眼淚來檢測(cè)糖尿病的裝置，其原理是利用氯金酸鈉（NaAuCl4）溶液與眼淚中的葡萄糖反應(yīng)生成納米金單質(zhì)顆粒（直徑為20nm-60nm），下列說法中錯(cuò)誤的是（）。A．葡萄糖具有還原性B．葡萄糖的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH2OH(CHOH)4CHOC．檢測(cè)時(shí)NaAuCl4發(fā)生氧化反應(yīng)D．納米金單質(zhì)顆粒分散在水中所得的分散系能產(chǎn)生丁達(dá)爾效應(yīng)【思路點(diǎn)撥】葡萄糖的官能團(tuán)是醛基，醛基具有還原性?！敬鸢浮緾【解析】A項(xiàng)葡萄糖中含有醛基，醛基具有還原性，故A正確；B項(xiàng)葡萄糖的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH2OH-CHOH-CHOH-CHOH-CHOH-CHO，故B正確；C項(xiàng)氯金酸鈉變?yōu)榻鸹蟽r(jià)降低，發(fā)生還原反應(yīng)，故C錯(cuò)誤；D納米金單質(zhì)顆粒直徑為20nm-60nm，分散在水中所得的分散系為膠體，故D正確。故選C?！究偨Y(jié)升華】糖類曾經(jīng)被認(rèn)為“碳水化合物”很長(zhǎng)時(shí)間，后來研究發(fā)現(xiàn)，并不是所有的糖類符合碳水化合物的組成；糖類的定義和有甜味并沒有必然聯(lián)系；單糖不能發(fā)生水解，二糖、多糖才可以發(fā)生水解，其產(chǎn)物是單糖。舉一反三：【變式1】下列各糖能發(fā)生水解，且屬于還原性糖自是（）。A．葡萄糖B．蔗糖C．麥芽糖D．纖維素【答案】C【變式2】關(guān)于淀粉和纖維素的下列說法中，正確的是（）。A．兩者都能水解，且水解的最終產(chǎn)物相同B．兩者實(shí)驗(yàn)式相同，且互為同分異構(gòu)體C．兩者都屬于糖類，且都沒有甜味D．兩者都屬于高分子化合物，且遇碘單質(zhì)都顯藍(lán)色【答案】A、C類型二：糖類的水解及產(chǎn)物的檢驗(yàn)例2向淀粉溶液中加少量稀H2SO4，加熱使淀粉水解，為測(cè)其水解程度，需要的試劑是（）。①NaOH溶液②銀氨溶液③新制的Cu(OH)2懸濁液④碘水A．④B．②④C．①③④D．③④【思路點(diǎn)撥】解答時(shí)注意“測(cè)其水解程度”的意義，有兩層含義，一是測(cè)其是否水解，二是測(cè)其是否完全水解。再分析具體的檢驗(yàn)方法?！敬鸢浮緾【解析】測(cè)定淀粉的水解程度應(yīng)分為三種情況：（1）完全水解，（2）部分水解，（3）沒有水解。若完全水解，證明沒有淀粉，可用碘水檢驗(yàn)；若部分水解，證明既有淀粉又有葡萄糖，可用碘水檢驗(yàn)淀粉的存在，可用銀氨溶液或新制的Cu(OH)2懸濁液檢驗(yàn)葡萄糖的存在，不過在檢驗(yàn)之前要先用NaOH中和多余的酸；若沒有水解，證明沒有葡萄糖，可用銀氨溶液或新制的Cu(OH)2懸濁液，仍應(yīng)先用NaOH中和多余的酸。【總結(jié)升華】檢驗(yàn)糖類的水解產(chǎn)物除可用銀氨溶液外，還可使用新制的Cu(OH)2懸濁液，和銀鏡反應(yīng)一樣，使用Cu(OH)2之前也要先加入NaOH中和作為催化劑的酸，同時(shí)所配制的Cu(OH)2中NaOH必須過量，配制的方法是：在潔凈的試管中加入10％的NaOH溶液2mL，然后滴入5％的CuSO4溶液5滴，振蕩后即可使用。舉一反三：【變式1】將蔗糖溶于水，配成10％的溶液，分裝在兩個(gè)試管中，在第一支試管中加入銀氨溶液，在水浴中加熱，沒有變化，原因是蔗糖分子中________；在第二支試管中，加入幾滴稀H2SO4，再在水浴中加熱，加NaOH中和酸后也加入銀氨溶液，現(xiàn)象________，原因是________，稀硫酸的作用是________。【答案】無醛基有光亮的銀鏡產(chǎn)生蔗糖發(fā)生水解，生成葡萄糖催化劑類型三：糖類之間的相互轉(zhuǎn)化例3如圖所示，淀粉水解可產(chǎn)生某有機(jī)化合物A，A在不同的氧化劑作用下可以生成B（C6H12O7）或C（C6H10O8），B和C都不能發(fā)生銀鏡反應(yīng)。A、B、C都可以被強(qiáng)還原劑還原成為D（C6H14O6）。已知，相關(guān)物質(zhì)被氧化的難易次序是：RCHO最易，R—CH2OH次之，最難。請(qǐng)?jiān)谙铝袡M線上填寫A、B、C、D的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。A：________；B：________；C：________；D：________?！舅悸伏c(diǎn)撥】本題以淀粉水解產(chǎn)物為主線，考查有機(jī)化學(xué)中的氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)。分析解答時(shí)，注意題目中給出的被氧化的難易的順序?！敬鸢浮緼：CH2OH(CHOH)4CHOB：CH2OH(CHOH)4COOHC：HOOC(CHOH)4COOHD：CH2OH(CHOH)4CH2OH【解析】淀粉水解產(chǎn)物為葡萄糖（A），其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH2OH(CHOH)4CHO。由題給信息可知其中的—CHO先被氧化，然后再是—CH2OH被氧化。看官能團(tuán)變化前后原子數(shù)目的多少，若是—CHO被氧化，則相當(dāng)于增加了一個(gè)氧原子，其他原子沒變，則B（C6H12O7）是—CHO被氧化的產(chǎn)物。分析C（C6H10O8），則多了兩個(gè)氧原子，少了兩個(gè)氫原子，則是—CHO與—CH2OH都被氧化成了—COOH。再分析D（C6H14O6）與原物質(zhì)A（C6H12O6）相比較，多了兩個(gè)氫原子，可認(rèn)為是醛基被還原了（與H2加成）。【總結(jié)升華】注意總結(jié)一些有機(jī)物中被氧化（還原）的規(guī)律：能被連續(xù)氧化的物質(zhì)，一般為醇類；能與不同氧化劑氧化成不同物質(zhì)，一般含有兩種以上的官能團(tuán)；醛類與氫氣的加成反應(yīng)也可以視為還原反應(yīng)等。舉一反三：【變式1】現(xiàn)有通式為(CH2O)n的六種有機(jī)物，性質(zhì)如下：①甲是無色有刺激性氣味的氣體，可以發(fā)生銀鏡反應(yīng)；②乙、丙、丁的相對(duì)分子質(zhì)量均為甲的2倍，戊的相對(duì)分子質(zhì)量是甲的3倍，己的相對(duì)分子質(zhì)量是甲的6倍；③乙、戊的水溶液可使甲基橙試劑變紅，還可以與乙醇在一定條件下酯化，乙和戊間也能酯化；④戊結(jié)構(gòu)中含有—CH3，兩分子戊可形成環(huán)狀酯；⑤丙不溶于水；丁、己兩種物質(zhì)的水溶液均呈中性；丙既能水解，又能發(fā)生銀鏡反應(yīng)；丁能與鈉反應(yīng)放出H2；己能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，它可由淀粉水解制得。推斷各物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，寫出其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。甲________，乙________，丙________，丁________，戊________，己________。【答案】HCHOCH3COOHHCOOCH3HOCH2CHOCH2OH(CHOH)4CHO【變式2】（2014陜西寶雞質(zhì)檢）根據(jù)轉(zhuǎn)化關(guān)系判斷下列說法正確的是（）