基本营养物质-学案.doc

第四节 基本营养物质
教学目标：
1.掌握糖类和蛋白质的特征反应、糖类和蛋白质的检验方法；
2.掌握糖类、油脂和蛋白质的水解反应、反应条件对水解反应的影响；
3.了解糖类、油脂和蛋白质的简单分类、主要性质和用途；
4.培养观察实验能力、归纳思维能力及分析思维能力；
5.通过糖类和蛋白质的特征反应、糖类和蛋白质的检验方法及糖类、油脂和蛋白质的水解反应的教学，培养学生勇于探索、勇于创新的科学精神。
重点、难点
教学重点：（1）糖类和蛋白质的特征反应、糖类和蛋白质的检验方法；
（2）糖类、油脂和蛋白质的水解反应。
教学难点：（1）糖类和蛋白质的特征反应及糖类和蛋白质的检验方法；
（2）糖类、油脂和蛋白质的水解反应。
学案
一、基本营养物质
食物中的营养物质主要包括
动物性和植物性食物中的基本营养物质为
二、糖类、油脂和蛋白质的化学组成
物质
分类
元素组成
代表物（相互关系）
代表物分子
结构式

糖类

油脂

蛋白质

三、糖类和蛋白质的特征反应（鉴别方法）
实验内容
实验现象
实验结论
葡萄糖+新制Cu(OH)2

葡萄糖+银氨溶液

淀粉+碘

蛋白质+浓HNO3

四、糖类、油脂、蛋白质的水解反应
①［实验3—6］蔗糖的水解反应
现象：
解释：
原理：
说明：
单糖是糖类水解的最终产物，单糖不发生水解反应。
糖类在实验室中水解常用H2SO4作催化剂，在动物体内水解则是用酶作催化剂。
淀粉和纤维素的最终水解产物相同，都是葡萄糖。
写出双糖（蔗糖、麦芽糖），多糖(淀粉和纤维素)水解的化学方程式。

②油脂的水解反应
a 油脂+水
b 油脂+氢氧化钠
皂化反应：
说明：工业上常用此反应制取肥皂。
甘油与水以任意比混溶，吸湿性强常用作护肤剂。
油脂在动物体内的水解，是在酶催化下完成的。
③蛋白质的水解：
蛋白质的水解产物是氨基酸（酶作催化剂，酶也是一种蛋白质）。

甘氨酸　　　　　　 丙氨酸

苯丙氨酸

谷氨酸
氨基酸分子中含有碱性基氨基(—NH2)和酸性基羧基(—COOH)，氨基酸呈两性。
天然蛋白质水解的最终产物都是α—氨基酸
五、糖类、油脂、蛋白质在生产、生活中的应用
1．糖类（光合作用的产物）
①葡萄糖和果糖的存在和用途
葡萄糖和果糖
②蔗糖的存在和主要用途
蔗糖
③淀粉和纤维素的存在和主要用途
淀粉
纤维素
2.油脂
(1)油脂的存在：
油脂中的碳链含 碳碳双键时，主要是低沸点的植物油；
油脂的碳链为碳碳单键时，主要是高沸点的动物脂肪。
油脂肪
(2)油脂的主要用途——食用
油脂+水高级脂肪酸+甘油；放出热量
油脂是热值最高的食物。
油脂有保持体温和保护内脏器官的功能。
油脂能增强食物的滋味，增进食欲，保证机体的正常生理功能。
油脂增强人体对脂溶性维生素的吸收。
过量地摄入脂肪，可能引发多种疾病。
3.蛋白质的主要应用
(1)氨基酸的种类
氨基酸
(2)蛋白质的存在

(3)蛋白质的主要用途

(4)酶
酶是一类特殊的蛋白质。
酶是生物体内的重要催化剂。
作为催化剂，酶已被应用于工业生产
4.科学视野——生命的化学起源
导致生命起源的化学过程是在有水和无机物存在的条件下发生的：①简单的无机物和有机物转化为生物聚合物；②以第一阶段产生的单体合成有序的生物聚合物；③对第二阶段形成的生物聚合物进行自我复制。
例题讲评
【例1】下列说法正确的是 (　　)
A.糖类、油脂、蛋白质都能发生水解反应
B.糖类、油脂、蛋白质都是由C、H、O三种元素组成的
C.糖类、油脂、蛋白质都是高分子化合物
D.油脂有油和脂肪之分，但都属于酯
解析：糖类包括单糖、二糖和多糖，二糖和多糖能水解，单糖不水解。A错误。
糖类、油脂都是由C、H、O三种元素组成的。蛋白质的水解产物中含有氨基酸，氨基酸中含有—NH2，则推知蛋白质中除含C、H、O三元素外，还含有N元素等。B不正确。
糖类中的单糖和二糖及油脂都不是高分子，多糖及蛋白质都是高分子。C不正确。
D选项正确。
答案：D
【例2】某物质在酸性条件下可以发生水解反应生成两种物质A、B，且A和B的相对分子质量相等，该物质可能是 ( )
A.甲酸乙酯(HCOOC2H5)
B.硬脂酸甘油酯
C.葡萄糖(C6H12O6)
D.淀粉〔(C6H10O5)n〕
解析：逐项分析。
A可选：
HCOOC2H5+H2OHCOOH+C2H5OH
46 46
B不可选：

　　　　　　　　　 3×284　 　92
C不可选，因为葡萄糖不水解。
D不可选，因为淀粉水解只生成一种物质。
答案：A
【例3】新制Cu(OH)2和银氨溶液都是弱氧化剂，但却能将葡萄糖氧化成葡萄糖酸：

(1)判断葡萄糖溶液能否使KMnO4(H+，aq)褪色。答　　　　　　　。

(2)判断葡萄糖溶液能否使溴水褪色。若能，写出反应方程式；若不能，请说明理由。
解析：弱氧化剂都能将葡萄糖氧化，溴水和KMnO4(H+aq)都是强氧化剂，自然也能将葡萄糖氧化，而本身被还原为无色离子(MnOMn2+，Br2Br－)。
溴水将—CHO氧化为—COOH，多出1个O原子，这个O原子应该是由1个H2O分子提供的，1个H2O分子提供一个O原子必游离出2个H+，所以H2O是一种反应物，HBr是一种生成物。
答案：(1)能　(2)能

补充习题：
1.下列食用物质中，热值最高的是 ( )
A.酒精　　　　　　 B.葡萄糖
C.油脂 D.蛋白质
解析：油脂是摄食物质中热值最高的物质。“喝酒暖身”是由于酒精能加快血液循环的缘故，与其热值关系不大。
答案：C
2.下列关于蛋白质的叙述正确的是 ( )
A.鸡蛋黄的主要成分是蛋白质
B.鸡蛋生食营养价值更高
C.鸡蛋白遇碘变蓝色
D.蛋白质水解最终产物是氨基酸
解析：鸡蛋白的主要成分是蛋白质，A错；鸡蛋生食，难以消化，营养损失严重，且生鸡蛋中含有多种细菌、病毒等，B错；遇碘变蓝色是淀粉的特性，不是蛋白质的性质，C错。
答案：D
3.尿素() 是第一种人工合成的有机化合物。下列关于尿素的叙述不正确的是 ( )
A.尿素是一种氮肥
B.尿素是人体新陈代谢的一种产物
C.长期使用尿素不会引起土壤板结、肥力下降
D.尿素的含氮量为23.3%
解析：尿素施入土壤，在微生物的作用下，最终转化为(NH4)2CO3，(NH4)2CO3对土壤无破坏作用。A、B、C都正确。
CO(NH2)2的含N量为：
w(N)=×100%=×100%=46.7%。
D错误。
答案：D
4.下列关于某病人尿糖检验的做法正确的是 ( )
A.取尿样，加入新制Cu(OH)2，观察发生的现象
B.取尿样，加H2SO4中和碱性，再加入新制Cu(OH)2，观察发生的现象
C.取尿样，加入新制Cu(OH)2，煮沸，观察发生的现象
D.取尿样，加入Cu(OH)2，煮沸，观察发生的现象
解析：葡萄糖的检验可在碱性条件下与新制Cu(OH)2共热，或与银氨溶液共热而完成。
答案：C
5.饱和高级脂肪酸的分子通式可以用CnH2n+1COOH表示。营养学研究发现，大脑的生长发育与不饱和高级脂肪酸密切相关。深海鱼油中提取的DHA就是一种不饱和程度很高的高级脂肪酸。它的分子中含有六个碳碳双键，学名为二十六碳六烯酸，则其分子式应是
( )
A.C26H41COOH B.C25H39COOH
C.C26H47COOH D.C25H45COOH
解析：由“学名为二十六碳六烯酸”中的“二十六碳”可推其分子中应含有26个C原子，排除A、C——它们的分子中都有27个C原子。
C25H39COOH的烃基(－C25H39)的不饱和度为：
Ω==6
C25H45COOH的烃基(－C25H45)的不饱和度为：
Ω==3
C25H39COOH分子中有6个烯键，即6个碳碳双键，B对，D错。
答案：B
6.某课外活动小组设计了如下3个实验方案，用以检验淀粉的水解程度：
(1)甲方案：淀粉液水解液中和液溶液变蓝
结论：淀粉尚未水解。
(2)乙方案：淀粉液水解液无银镜现象
结论：淀粉尚未水解。
(3)丙方案：淀粉液水解液中和液
结论：淀粉水解完全。
上述3个方案操作是否正确？说明理由。上述3个方案结论是否正确？说明理由。
答案：
甲方案操作正确，但结论错误。这是因为当用稀碱中和水解液中的H2SO4后，加碘水溶液变蓝色有两种情况：①淀粉完全没有水解；②淀粉部分水解。故不能得出淀粉尚未水解之结论。
乙方案操作错误，结论亦错误。淀粉水解后应用稀碱中和淀粉溶液中的H2SO4，然后再做银镜反应实验。本方案中无银镜现象出现是因为溶液pH＜7，故该溶液中淀粉可能尚未水解，也可能水解完全或部分水解。
丙方案操作正确，结论正确。

二 ．乙 酸
一、 物理性质
二、

1.色、态、味：
无色、有强烈刺激性气味的液体。
2.熔点：16.6℃

当温度低于16.6 ℃时会结凝成像冰一样的晶体。
无水乙酸又称冰醋酸。
沸点：1
17.9 ℃(易挥发)
3.溶解性：易溶于水，
易溶于酒精等有机溶剂。
二、分子组成与结构
分子式：C2H4O2
结构式：
结构简式：CH3COOH
官能团：—COOH羧基
三、 化学性质
1、酸性：CH3COOH CH3COO－+H+

酸性： CH3COOH>H2CO3

思考：怎样通过实验验证乙酸有酸性，而且是弱酸性？有几种方法可以证明？
需要些什么药品？怎么操作？
实验设计：根据下列药品设计实验方案证明乙酸的确有酸性
药品：镁粉、NaOH溶液、Na2CO3粉未、Na2SO3粉未、乙酸溶液、酚酞、石蕊、CuSO4 溶液。
可行方案有：
方案一:往乙酸溶液中加石蕊
方案二：往镁粉(钠)中加入乙酸溶液
方案三：往Na2CO3粉未中加入乙酸溶液

四、

方案四：NaOH溶液与乙酸溶液混和
方案五：往CuSO4溶液中滴入少量NaOH溶液，再加入乙酸溶液。
有关反应方程式为：
（1）、与Na2CO3溶液反应
化学方程式：
2CH3COOH + Na2CO3 → 2CH3COONa + CO2↑＋ H2O
离子方程式：
2CH3COOH + CO32ˉ→ 2CH3COOˉ + CO2↑＋ H2O
结论：此反应说明了乙酸酸性比碳酸酸性强。
（2）、与Mg反应

Mg + 2CH3COOH → (CH3COO)2Mg + H2↑
判断酸性强弱顺序：酸性：H2SO3＞CH3COOH＞H2CO3
具有酸的通性
①能跟酸碱指示剂反应。
如能使紫色石蕊试液变红。
②能跟多种活泼金属反应，生成盐和H2。

　Mg +　2CH3COOH → (CH3COO)2Mg　+　H2
③能跟碱性氧化物反应，生成盐和水。

　　　CaO　+　2CH3COOH → (CH3COO)2Ca　+　H2O
④跟碱起中和反应，生成盐和水
NaOH + CH3COOH　 → CH3COOONa + H2O

．⑤跟某些盐反应，生成另一种酸和另一种盐
浓H2SO4
Na2CO3 + 2CH3COOH → 2CH3COONa + H2O + CO2
2、酯化反应
CH3COOH+HOC2H5 CH3COOC2H5+H2O

注意： （1）该反应为可逆反应
（2）药品的用量及加入顺序（乙醇、浓 硫酸、乙酸）
　　　（3）整个装置的协调性及稳定性
　　　（4）要往反应液中加入2块碎瓷片
　　　（5）右边导管口不要插入饱和碳酸钠溶液中，且右边导管较长（导气兼冷凝）左边导管不宜太长，否则不利于酯的逸出

(1)酯化反应：酸跟醇作用，生成酯和水的反应。
(2)浓H2SO4的作用：催化剂和吸水剂。
(3)酯化反应的过程：(机理)
浓H2SO4
a、 O O

CH3—C—OH+H—O—C2H5 CH3—C—O—C2H5 + H2O

浓H2SO4
b、 O O

CH3—C—O—H+HO—C2H5 CH3—C—O—C2H5 + H2O

酯化反应中生成物水分子里的氧原子是由醇提供，还是由羧酸提供？在科学上怎样给予确定？
采用同位素示踪法确定产物H2O中的氧原子的来源对象。根据：CH3COOH+H18OC2H5 CH3CO18OC2H5+H2O，确定出酯化反应一般是羧酸分子里的羟基与醇分子中羟基上的氢原了结合成水，其余部分互相结合成酯

（4）酯化反应实质：
酸脱羟基，醇脱羟基上的氢原子。有机羧酸(若为无机含氧酸如如 H2SO4、HNO3等则相反，酸脱H醇脱-OH)
（5）思考：
•1.浓H2SO4起什么作用？
浓H2SO4起催化剂和吸水剂的作用。作催化剂，可提高反应速率；作吸水剂，可提高乙醇、乙酸的转化率。

•2.
加热的目的是什么？
加热的主要目的是提高反应速率，其次是使生成的乙酸乙酯挥发而收集，提高乙醇、乙酸的转化率。
•3.碎瓷片起到什么作用？
防止暴沸

•4.为什么用饱和Na2CO3溶液吸收乙酸乙酯？
因为：①乙酸乙酯在无机盐溶液中溶解度减小，容易分层析出；②除去挥发出的乙酸，生成无气味的乙酸钠，便于闻到乙酸乙酯的气味；③溶解挥发出的乙醇。

•5.酯化反应中生成物水分子里的氧原子是由醇提供，还是由羧酸提供？在科学上怎样给予确定？
采用同位素示踪法确定产物H2O中的氧原子的来源对象。根据：CH3COOH+H18OC2H5 CH3CO18OC2H5+H2O，确定出酯化反应一般是羧酸分子里的羟基与醇分子中羟基上的氢原了结合成水，其余部分互相结合成酯

•6.酯化反应还属于哪一类有机反应类型？
酯化反应又属于取代反应。
三.羧酸：
1、定义：
分子里烃基跟羧基直接连接的有机化合物。
官能团： —COOH
一元有机酸的通式：RCOOH
2、分类

按-COOH多少分 一元羧酸 如：醋酸
二元羧酸 如：乙二酸
多元羧酸

饱和酸 如：硬脂酸

羧酸的分类 脂肪酸不饱和酸 如：油酸

按烃基种类分 芳香酸 如：苯甲酸

说明：硬脂酸（C17H35COOH）、软脂酸（C15H31COOH）、油酸（C17H33COOH）等一元脂肪酸，由于烃基含有较多的碳原子，又叫高级脂肪酸。硬脂酸、软脂酸为饱和酸，常为固体，不溶于水。油酸是不饱和酸，常为液体，不溶于水。
3、饱和一元有机羧酸
结构简式的通式：CnH2n+1COOH (n≥0)
分子式通式：CnH2nO2 (n≥1)
4、化学性质（跟乙酸相似）
都有酸性，都能发生酯化反应。
五、 酯
•1、概念
•醇跟含氧酸起反应生成的有机化合物叫做酯。
—C—O—
O
•根据生成酯的酸不同，酯可分为有机酸酯和无机酸酯，通常所说的是有机酸酯。

官能团：

R—C—O—R’
O

通式：

—C—O—
O
当R和R’均为饱和烷基时，且只有一个 的酯叫饱和一元酯。
通式为：CnH2nO2（n≥2）
思考：饱和一元酯和饱和一元羧酸的通式相同，说明了什么？
2、酯的物理性质、存在及用途
物理性质：密度一般比水小，难溶于水，易溶于乙醇和乙醚等有机溶剂。
存在：酯类广泛存在于自然界。低级酯是有芳香气味的液体存在于各种水果和花草中。
用途：作溶剂，作制备饮料和糖果的香料。
CH3COOC2H5 +H2O CH3COOH +C2H5OH

无机酸
△
3、化学性质

CH3COOC2H5 +NaOH CH3COONa + C2H5OH
△

碱的存在使水解趋于 完全
注意：1、酯在酸（或碱）存在下，水解生成酸和醇。
2、酯的水解和酸的酯化反应是可逆的。
3、在有碱存在时，酯的水解趋于完全。
酯化反应和酯水解反应的比较
水解反应，取代反应
酯化反应，取代反应
反应类型
热水浴加热
酒精灯火焰加热
加热方式
稀H2SO4或NaOH溶液
浓H2SO4
催化剂
NaOH中和酯水解生成的乙酸，提高酯的水解率
吸水，提高乙酸和乙醇的转化率
催化剂的其他作用
CH3COOH+C2H5OH CH3COOC2H5+H2O
反应关系
水解
酯化反应

六、

七、

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