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1、高中化学选修1化学与生活知识点归纳总结 第一章 关注营养平衡 1.1 生命的基础能源糖类 糖类在以前叫做碳水化合物,曾经用一个通式来表示:Cn(H2O)m;因为在最初发现的糖类都是有 C、H、O 三 种元素组成,并且分子中的H 原子和 O 原子的个数比恰好是2:1,当时就误认为糖是由碳和水组成的化合物。现在 还一直在沿用这种叫法。 注意: 1)通式并不反映结构:H 和 O 并不是以结合成水的形式存在的。 2)并不是所有糖都符合此通式,如:鼠李糖C6H12O5 。 3)符合此通式的化合物并不都是糖,如:甲醛(HCHO )、乙酸( CH3COOH )、乳酸等。 糖类物质 :是多羟基 (2 个或以上
2、 )的醛类 (aldehyde)或酮类 (Ketone)化合物, 在水解后能变成以上两者之一的有机化合 物。在化学上,由于其由碳、氢、氧元素构成,在化学式的表现上类似于“碳”与“水”聚合,故又称之为碳水化 合物。 一、糖的分类 糖类物质是多羟基醛或酮,据此可分为醛糖(aldose)和酮糖 (ketose)。 糖还可根据碳原子数分为丙糖(triose),丁糖 (terose),戊糖 (pentose)、己糖 (hexose)。最简单的糖类就是丙糖(甘油 醛和二羟丙酮 ) 糖还可根据结构单元数目多少分为 单糖 (monosaccharide):不能被水解成更小分子的糖。如:葡萄糖 、果糖 寡糖 (
3、disaccharide):2-6 个单糖分子脱水缩合而成,以双糖(即二糖)最为普遍,意义也较大。 二糖 :能水解生成两个单糖分子的糖类。如:蔗糖 、麦芽糖 。 多糖 (polysaccharide):水解为多个单糖分子的糖类。 均一性多糖 :淀粉 、糖原、 纤维素 、半纤维素、几丁质(壳多糖 ) 不均一性多糖:糖胺多糖类 (透明质酸、硫酸软骨素、硫酸皮肤素等)。 结合糖 (复合糖,糖缀合物,glycoconjugate):糖脂、糖蛋白(蛋白聚糖 )、糖 -核苷酸等。 糖的衍生物 :糖醇、糖酸、糖胺、糖苷eshiwei 其化学式为C6H12O6。 分类标准 :据糖类能否水解以及水解产物的多少
4、葡萄糖、果糖的化学式都是C6H12O6、它们互为同分异构体; 蔗糖、麦芽糖的化学式都是C12H22O11,它们互为同分异构体; 淀粉、纤维素的化学式都是(C6H10O5)n,它们不互为同分异构体。 二、糖的物理性质 1、葡萄糖和果糖:分子式C6H12O6,葡萄糖为己醛糖,果糖为己酮糖 (1)葡萄糖 是一种白色晶体,有甜味,能溶于水,是最重要、最简单的单糖。 结构简式 :CH2OH-CHOH-CHOH-CHOH-CHOH-CHO 用途 :生物培养基。金属还原剂。滴定硼酸的络合物形成剂。微量分析。测定全血葡萄糖。可直接被人体 吸收。 (2)果糖 :一种最为常见的己酮糖。纯净的果糖为无色晶体,熔点为
5、103105,它不易结晶,通常为黏稠性 液体,易溶于水、乙醇和乙醚。果糖是最甜的单糖。以游离状态大量存在于蜂蜜、水果的浆汁中。 葡萄糖的同分异构体:果糖CH2OH(CHOH)3(C=O)CH2OH 果糖和葡萄糖结合构成日常食用的蔗糖。 2、蔗糖和麦芽糖:C12H22O11, 蔗糖 是无色晶体, 溶于水,是重要的甜味食物。是一种二糖。日常生活中的白糖、红糖、冰糖等都是蔗糖。 甘蔗、甜菜中含量最高。由葡萄糖和果糖通过异头体羟基缩合而形成的非还原性 二糖。 麦芽糖 是两个葡萄糖分子以-1 ,4-糖苷键连接构成的二糖。为淀粉经 淀粉酶作用下得到的产物。白色针 状结晶。易溶于水,有甜味(不及蔗糖)(与蔗
6、糖同分异构) 3、淀粉和纤维素:(C6H10O5)n 淀粉是一种重要的多糖,是一种相对分子质量很大的天然高分子有机化合物,没有甜味, 是一种白色粉末, 不溶于冷水,但在热水中一部分淀粉溶解在水中,一部分悬浮在水里,长时间或高温可产生糊化。 纤维素是绿色植物通过光合作用生成的,是构成植物细胞的基础物质,它是白色, 无色无味的物质,是一种 多糖,属于天然有机高分子化合物。纤维素不能作为人类的营养食物,但在人体内不可或缺,如:能刺激肠道蠕动 和分泌消化液,有助于食物和废物的排泄。 三、糖的化学性质 1、葡萄糖化学性质: (1)葡萄糖具有还原性,是一种多羟基醛,C(=O) H 是醛基,葡萄糖的还原性是
7、其中的醛基具有还原性。 葡萄糖和银氨溶液的银镜反应 :加热还原生成的银附着在试管壁上,形成银镜,所以也叫银镜反应。 CH2OH(CHOH)4CHO+2Ag(NH3)2OH ( 水浴加热 )CH2OH(CHOH)4COONH4(葡萄糖酸铵 )+2Ag +3NH3 +H2O (2)分子中有多个羟基,能与酸发生酯化反应 (3)葡萄糖在生物体内发生氧化反应,放出热量。C6H12O6(s)+6O2(g) 6CO2(g)+6H2O(l) (4)葡萄糖能用淀粉在酶或硫酸的催化作用下水解反应制得 (5)植物光合作用:6CO2+6H2O=C6H12O6+6O2 葡萄糖的检验: 1葡萄糖溶液与新制氢氧化铜悬浊液反
8、应生成砖红色沉淀(浓度高时生成黄色沉淀) CH2OH(CHOH)4CHO+2Cu(OH)2(加热) CH2OH(CHOH)4COOH+ Cu2O +2H2O 注意事项:新制2Cu(OH)2悬浊液要随用随配、不可久置; 配制 Cu(OH)2悬浊液时, NaOH 溶液必须过量; 反 应液必须直接加热至沸腾;葡萄糖分子中虽然含有醛基,但是d-葡萄糖中不含有醛基。 2葡萄糖溶液与银氨溶液反应有银镜反应 CH2OH(CHOH)4CHO+2Ag(NH3)2OH (水浴加热) CH2OH(CHOH)4COONH4+2Ag +3NH3 +H2O 注意事项:试管内壁必须洁净;银氨溶液随用随配不可久置;水浴加热,
9、不可用酒精灯直接加热;乙醛用 量不宜太多,一般加3 滴;银镜可用稀HNO3浸泡洗涤除去; 2、果糖的化学性质 果糖无醛基而具活性酮基,能发生银镜反应, 氧化产物为羟基乙酸和三羟基丁酸。与石灰水可形成果糖钙沉淀, 但通入二氧化碳又可复出果糖。 果糖的检验: 原理:果糖是典型的还原性糖,含有还原性基团(游离酮基) 方法: 1.果糖 +斐林试剂 /班氏试剂 砖红色沉淀 2.果糖 +银氨溶液 (碱性环境、水浴加热) 银镜反应 3、蔗糖和麦芽糖的化学性质 (1)蔗糖和麦芽糖的水解:C12H22O11(蔗糖 )+H2O(酶)C6H12O6(葡萄糖 )+C6H12O6(果糖 ) C12H22O11(麦芽糖
10、)+H2O(酶)2C6H12O6(葡萄糖 ) (2)蔗糖不能发生银镜反应,因为其无醛基,无还原性。 4、淀粉和纤维素的水解 (1)淀粉的水解:它能水解。淀粉在人体内的水解过程可表示为 (C6H10O5)n(淀粉) (C6H10O5)m(糊精) C12H22O11(麦芽糖) C6H12O6(葡萄糖) 也可以在酸催化作用下逐步水解,最终转化为葡萄糖: (C6H10O5)n(纤维素) + nH2O 酶或浓硫酸 nC6H12O6(葡萄糖) 淀粉稀硫酸淀粉水解液新制 Cu(OH)2悬浊液检验淀粉是否水解 淀粉稀硫酸淀粉水解液碘水检验淀粉是否水解 (2)纤维素的水解:纤维素在酶或浓硫酸催化下发生水解: (
11、C6H10O5)n(纤维素) + nH2O 酶或浓硫酸 nC6H12O6(葡萄糖) 人体必须的六大营养素糖类脂肪蛋白质维生素矿物质水 1 单 糖 C6H12O6 葡萄糖多羟基醛 有多元醇和醛的性质,能发生 银镜反应 ,红色 Cu2O 果糖多羟基酮有多元醇和酮的性质 2 双 糖 C12H22O11 麦芽糖有醛基C12H22O11+H2OC6H12O6+C6H12O6 葡萄糖 +葡萄糖 蔗糖无醛基C12H22O11+H2OC6H12O6+C6H12O6 葡萄糖 +果糖 3 多 糖 (C6H10O5) n 淀粉 无醛基 ,属高 分子化合物 遇碘变蓝(C6H10O5)n + n H2O nC6H12O
12、6 纤维素(C6H10O5)n + n H2O nC6H12O6 4 葡萄糖 光合作用6CO2(g) 6H2O(l)C 6H12O6(s) +6O2(g) 呼吸 作用 有氧呼吸C6H12O6(s)+6O2(g) 6CO 2(g) 6H2O(l) 无氧呼吸C6H12O6 2C3H6O3(乳酸) 2CO22C2H5OH 和新制氢氧化铜反应 (糖尿病检测) CH2OH(CHOH)4CHO+2Cu(OH)2(加热) CH2OH(CHOH)4COOH+Cu2O 2H2O (碱性环境) 1.2 重要的体内能源油脂 一、油脂的含义及其成分 1、油脂的含义:油脂是油和脂肪的统称,是高级脂肪酸和甘油形成的酯类物
13、质。 油是不饱和高级脂肪酸甘油酯,脂肪是饱和高级脂肪酸甘油酯,都是高级脂肪酸甘油酯。 在室温下呈液态的称为油( 植物油 ),呈固态的称为脂肪( 动物脂肪),二者合称为油脂 。 油脂均为混合物,无固定的熔沸点。天然油脂为混甘油酯,属于混合物。 油脂的主要成分是甘油三脂。结构如右图。R表示饱和烃基或不饱和烃基。 单甘油酯 :R1、R2、 R3相同的甘油酯,称为单甘油酯。 混甘油酯 :R1、R2、 R3不同的甘油酯叫混甘油酯。 2、油脂的成分: 油脂中的碳链含碳碳双键时(即不饱和脂肪酸甘油酯),主要是低沸点的植物 油;碳链为碳碳单键时(即饱和脂肪酸甘油酯),主要是高沸点的动物脂肪。 形成油脂的脂肪酸
14、的饱和程度,直接影响油脂的熔点,油脂分子烃基里所含的 不饱和键越多,熔点越低,反之,饱和键越多,熔点越高(动物油呈固态) 二、油脂的性质 1、物理性质 :密度比水小, 不溶于水, 溶于有机溶剂。 黏度大, 有油腻感。 熔点较低, 且随着碳原子个数增多熔点增高;不饱和度加大,熔点降低。 2、化学性质: 水解反应: 根据结构特点,油脂兼有酯类和不饱和烃类物质的性质。油脂在酸性环境 和碱性环境 都能水解,在 酸性环境中的水解是可逆的(人体内油脂主要在小肠中被消化吸收,消化过程实质上是在酶的催化作用下水解为高 级脂肪酸和甘油) : 在碱性环境中的水解由于生成的高级脂肪酸可以继续和碱反应,故不可逆,油脂
15、在碱性条件下的水解反应又 叫皂化反应: + 3NaOH 高级脂肪酸钠(肥皂)+丙三醇(甘油) 3、常见高级脂肪酸:硬脂酸C17H35COOH、软脂酸C15H31COOH 、油酸 C17H33COOH 4、脂肪酸在人体内的四大主要功能:供给人体热量、储存能量、合成人体所需物质的原料、必需脂肪酸在体内有 多种生理功能。油脂是人类的主要营养物质和主要食物之一,也是重要工业原料。 甘油三脂的结构图 O O O R1 C O CH2 R2 C O CH R3 C O CH2 【训练 】 判断正误: 1、单甘油酯是纯净物,混甘油酯是混合物。() 2、油脂没有固定的熔沸点() 3、油脂都不能使溴水退色()
16、4、食用油属于酯类,石蜡油属于烃类() 5、精制的牛油是纯净物() 1、下列物质的主要成分不属于酯类的是() 。 A.菜籽油B.胶棉C.硝化甘油D.酚醛树脂 2、取少量某有机物分别进行如下实验,结果是能使酸性高锰酸钾溶液褪色;与水混合静置后分层;加入滴有 酚酞试液的强碱共热后酚酞变无色。此有机物是() 。A.乙酸钠B.油酸甘油酯C.乙酸乙酯D.甲苯 3、某种混甘油酯酸性水解后得到硬脂酸、软脂酸、油酸和甘油,此混合甘油酯的结构简式_。 4、某天然油脂10g,需 1.8gNaOH 才能完全皂化,又知该油脂1Kg 进行催化氧化加氢,耗氢气12g 才能完全硬化。 试推断 1mol 该油脂平均含碳碳双键数为() 。 A.2molB.3molC.4molD.5mol 油 脂 植物油液态含不饱和烃基多C17H33含双键能加成、水解 动物脂肪固态含饱和烃基多C17H35、 C15H31水解 水解 /皂化 油脂+ 3H2O 高级脂肪酸 +丙三醇(甘油) 油脂在碱性条件下的水解:油脂+ 3NaOH 高级脂肪