第四节　基本营养物质

课堂互动讲练
探究整合应用
知能优化训练
第四节
课前自主学案
学习目标
1.了解糖类、油脂、蛋白质的组成特点和主要性质及其在日常生活中的应用。
2.了解葡萄糖的分子结构和主要化学性质。
3.能够设计实验验证淀粉的水解产物及水解的程度。
学习目标
课前自主学案
一、基本营养物质
1．种类
食物中的营养物质主要包括：糖类、油脂、蛋白质、维生素、无机盐和水。其中，_______________________为动物性和植物性食物中的基本营养物质。
糖类、油脂、蛋白质
2．组成元素
糖类、油脂、蛋白质组成的共同元素为_________，蛋白质除含有上述几种元素外还含有____________等元素。
二、糖类
1．分类及代表物
C、H、O
N、S、P
C6H12O6
同分异构体
C12H22O11
同分异构体
(C6H10O5)n
2.糖类的化学性质
(1)特征反应
变蓝
3．糖类在生产、生活中的应用
思考感悟
1． (1)葡萄糖分子中C、H、O的原子个数最简比是多少？具有此最简比的还有何种物质？
(2)葡萄糖、蔗糖、麦芽糖均有甜味，糖类都具有甜味吗？
【提示】　(1)葡萄糖、果糖的分子式为C6H12O6、乙酸的分子式为C2H4O2，三者分子中C、H、O原子的最简比均为1∶2∶1，即三者的最简式均为CH2O；具有此最简比的物质还有甲醛、乙酸、甲酸甲酯(HCOOCH3)等。
(2)糖类物质不一定都有甜味，淀粉和纤维素就没有甜味。
三、油脂和蛋白质
1．油脂和蛋白质的组成与分类
植物油
动物脂肪
2．油脂和蛋白质的化学性质
(1)油脂
油脂是高级脂肪酸的甘油酯，属于酯类物质，因此能发生水解反应。
其中反应②又叫____________，即油脂在碱性条件下的水解反应。
(2)蛋白质
①水解反应
皂化反应
氨基酸
思考感悟
2．(1)糖类、油脂、蛋白质均能发生水解吗？均是高分子化合物吗？
(2)颜色反应和焰色反应有何不同？
【提示】　(1)糖类中的双糖、多糖，油脂及蛋白质均能发生水解反应，但单糖不能发生水解反应。糖类中多糖如淀粉、纤维素和蛋白质均是高分子，而单糖、双糖及油脂相对分子质量不是很大，所以不是高分子化合物。
(2)颜色反应是指某些蛋白质(通常分子内含苯环)遇到浓硝酸变黄，这也是蛋白质的特征反应，它属于化学变化，常用于鉴别部分蛋白质。
焰色反应是指钠、钾等多种金属元素被灼烧时，火焰呈现某种颜色，如钠元素的焰色为黄色，钾元素的焰色为紫色(透过蓝色钴玻璃)。它属于物理变化，主要应用于鉴别钠、钾等金属元素。
3．油脂、蛋白质在生产、生活中的作用
(1)产生能量最高的营养物质是______。
(2)动物的毛和蚕丝的主要成分是_________。
(3)酶是一类特殊的蛋白质，是人体内重要的__________。
油脂
蛋白质
催化剂
1．下列物质互为同分异构体的是(双选)(　　)
A．葡萄糖和果糖　　 B．蔗糖和麦芽糖
C．淀粉和纤维素 D．乙酸和乙醇
解析：选AB。葡萄糖和果糖、蔗糖和麦芽糖具有相同的分子式，但是结构不同，互为同分异构体；淀粉和纤维素的通式虽然都是(C6H10O5)n，但n值不同，不能称为同分异构体。
2．下列各项属于油脂用途的是(　　)
①做人类的营养物质　②制取甘油　③制取肥皂　④制备高级脂肪酸　⑤制备矿物油
A．①②③④ B．仅①③⑤
C．①②④⑤ D．仅①②③
解析：选A。油脂是油和脂肪的统称，植物油和动物脂肪都是油脂。油脂是人类重要的食物之一；油脂在酸性条件下水解可制取高级脂肪酸和甘油；利用油脂在碱性条件下水解可制取肥皂和甘油；矿物油是各种烃的混合物，是石油的分馏产品，不能由油脂制取。
3．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：选D。糖类包括单糖、双糖和多糖，双糖和多糖能水解，单糖不水解，A项错误；糖类、油脂都是由C、H、O三种元素组成的；蛋白质中除含C、H、O三元素外，还含有N、P元素等，B项不正确；糖类中的单糖和双糖及油脂都不是高分子化合物，多糖及蛋白质都是高分子化合物，C项不正确。
课堂互动讲练
1．分子结构
2．化学性质
(1)醛基的性质
(2)羟基的性质(类比乙醇)
①与金属钠反应放出H2
1 mol葡萄糖与足量钠反应放出H2 2.5 mol。
②酯化反应
1 mol葡萄糖能与5 mol乙酸发生酯化反应。
(3)完全氧化：C6H12O6＋6O2―→6CO2＋6H2O，该反应放出热量，以维持人体生命活动所需能量。
特别提醒：葡萄糖与银氨溶液或新制Cu(OH)2悬浊液的反应，均需在加热和碱性条件下进行，否则不能产生银镜或砖红色沉淀。常用这种特征反应来检验葡萄糖的存在。
【思路点拨】　解答本题要注意以下两点：
(1)熟悉常见的糖类物质。
(2)糖类物质的组成和结构特点。
【解析】　纤维素和淀粉的组成可表示为(C6H10O5)n即[C6(H2O)5]n符合Cn(H2O)m的组成，且属于多糖；甲酸甲酯和乙酸分子式为C2H4O2，符合C2(H2O)2，但不是糖类，符合题意。
【答案】　A
变式训练1　糖尿病患者的糖代谢功能紊乱，以高血糖为主要标志。血糖是指血液中的葡萄糖，下列有关说法不正确的是(　　)
A．葡萄糖分子可表示为C6(H2O)6，则每个葡萄糖分子含有6个H2O
B．葡萄糖与果糖互为同分异构体
C．糖尿病人尿糖较高，可用新制的氢氧化铜来检测病人尿液中的葡萄糖
D．淀粉水解的最终产物是葡萄糖
解析：选A。A项，葡萄糖分子中不存在H2O分子；B项，葡萄糖和果糖分子式相同，结构不同，二者互为同分异构体；C项，葡萄糖与新制Cu(OH)2反应生成砖红色沉淀；D项，淀粉水解的最终产物是葡萄糖。
1．水解规律
2．水解的条件
蔗糖、淀粉的水解均用稀H2SO4作催化剂，并且水浴加热。
3．检验淀粉水解及水解程度的实验步骤
实验现象及结论
特别提醒：(1)书写二糖、多糖的水解方程式时，要在化学式下边注明其名称。
(2)淀粉的检验，必须直接取水解液加入碘水，不能取中和液，因为碘能与NaOH溶液反应。
结论：淀粉已水解。
分别讨论以上三种方案的设计及结论是否正确？如不正确，请简述理由。
【解析】方案甲只检验了淀粉，只能证明溶液中含有淀粉，但不能证明淀粉没有水解。方案乙没有检验出葡萄糖是因为没有中和过量的H2SO4，葡萄糖和新制Cu(OH)2悬浊液只有在碱性条件下加热才能反应。因此无法证明淀粉是否水解。
【答案】 (1)甲方案操作正确，但结论错误。这是因为淀粉也可能部分水解，而未水解的残留淀粉也会使碘水变蓝，故不能得出淀粉尚未水解的结论。
(2)乙方案操作错误，结论也错误。淀粉完全水解后应用稀碱中和水解液中的H2SO4，然后再与新制Cu(OH)2悬浊液反应。本方案中无砖红色沉淀出现，淀粉可能尚未水解，也可能完全或部分水解。
(3)丙方案结论正确，操作也正确。因为按设计方案有砖红色沉淀说明有葡萄糖，说明淀粉已水解。
变式训练2　某学生称取9 g直链淀粉溶于水，测定淀粉水解的百分率，其程序如下：
(1)填写各步所加试剂名称：A.________；B.________；C.________；
(2)只加A溶液而不加B溶液是否可以？__________，理由是___________________________。
(3)当析出2.16 g金属单质时，淀粉的水解率为________(已知1 mol醛基发生银镜反应时生成2 mol Ag)。
解析：淀粉水解条件：稀硫酸作催化剂且需加热；为检验水解产物葡萄糖，应先加NaOH溶液中和稀H2SO4，葡萄糖与银氨溶液反应生成银单质。
答案：(1)稀硫酸　氢氧化钠溶液　银氨溶液
(2)不可以　用银氨溶液检验葡萄糖时必须在碱性条件下进行
(3)18%
1．分子结构
油脂是高级脂肪酸的甘油酯，可用通式表示：
特别提醒：油脂是一种特殊的酯，其特殊性表现在：
(1)相应羧酸的烃基中碳原子数较多；
(2)相应羧酸的烃基中有的含有碳碳双键；
【解析】　A项，油脂可以看作是高级脂肪酸与甘油反应生成的酯；B项，油脂与H2发生加成反应生成饱和高级脂肪酸甘油酯，沸点较高，常温下呈固态；C项，皂化反应是指油脂在碱性条件下的水解反应；D项，自然界中的油脂是多种物质的混合物，因此没有固定的熔、沸点。
【答案】　C
【误区警示】　天然油脂既包含饱和高级脂肪酸甘油酯，又包含不饱和高级脂肪酸甘油酯，属于混合物，因此没有固定的熔、沸点，但某种具体的、有确定分子组成的油脂属于纯净物，有固定的熔、沸点。
变式训练3　(2011年广州高一检测)某天然油脂10 g需1.8 g NaOH才能完全皂化，又知该油脂100 g进行催化加氢，耗氢气13.44 L(标准状况)才能完全硬化。试推断1 mol该油脂平均含碳碳双键
(　　)
A．2 mol　　　　　　　　B．3 mol
C．4 mol D．5 mol
探究整合应用
“凯氏定氮法”测定奶粉中蛋白质含量是由丹麦人约翰·凯达尔发明的，其原理是用强酸处理蛋白质样品，让样品中的氮元素释放出来，通过测得氮的含量，再乘以系数6.38，即为蛋白质含量。凯氏定氮法步骤如下：
①样品处理：准确称取一定质量的奶粉试样置于烧瓶中，加入稀硫酸及相应的催化剂，一定条件下充分反应，所得产物用水溶解并冷却后全部转移至容量瓶中定容。
②碱化蒸馏：量取一定体积容量瓶中的溶液转移至如图所示的反应管中，再加入足量NaOH溶液，塞好进样口橡皮塞。通入高温水蒸气，用吸收剂吸收产生的氨气。
③滴定：向吸收氨气后的溶液中滴加2滴指示剂，用标准HCl溶液滴定至终点。
根据以上知识回答下列问题：
(1)样品处理的目的是
_______________________________。
(2)碱化蒸馏时反应的离子方程式为
_______________________________。
(3)如何通过简单的实验确定生成的氨气全部被水蒸气蒸出并进入锥形瓶________________________。