第七章 有机化合物第四节 基本营养物质【学习目标】 1.了解糖类、蛋白质的组成和主要用途，培养“科学态度与社会责任”。2.认识葡萄糖及氨基酸的分子结构，掌握葡萄糖、蔗糖、淀粉的特征性质。3.掌握油脂的组成结构特点，增强“宏观辨识与微观探析”能力。4.了解油脂的主要性质，认识几种常见的高级脂肪酸，培养“变化观念与平衡思想”。5.认识油脂在日常生活中的应用，了解人造奶油的成分，提高“科学态度与社会责任”。【基础知识】一、糖类：1、糖类的组成：糖类是由 C 、 H 、 O 三种元素组成的一类有机化合物，其组成大多可以用通式Cn(H2O)m表示，也被称为 碳水化合物 。注意：糖类不一定均符合通式 Cn(H2O)m，如 鼠李糖 的分子式为 C6H12O5，但符合 Cn(H2O)m的有机物不一定是糖，如 乙酸 分子式可写为 C2(H2O)2。2、糖类的分类类别代表物 分子式 相互关系单糖葡萄糖、果糖 C 6H12O6同分异构体二糖蔗糖、麦芽糖、乳糖C12H22O11 同分异构体多糖淀粉、纤维素 (C6H10O5)n不属于同分异构体注意：单糖不能水解，二糖水解生成两分子单糖，多糖水解生成多分子单糖。3、葡萄糖（1）组成与结构：葡萄糖是一种有甜味的 无 色晶体， 能 溶于水，其分子式为 C 6H12O6 ，结构简式：CH2OH(CHOH)4CHO 。在葡萄糖分子中含有两个决定葡萄糖化学性质的原子团，它们分别是 —OH( 羟基 ) 和 (—CHO 醛基)。（2）主要性质及应用①葡萄糖与新制的 Cu(OH)2反应，生成 砖红色 的 Cu2O 沉淀。此性质常用于 血液 和 尿液 中葡萄糖的含量测定。②葡萄糖与 银氨 溶液反应生成 银 ，在试管内壁形成光亮的 银镜 。常用于葡萄糖的检验和工业上的制镜。微点拨：葡萄糖与新制 Cu(OH)2、银氨溶液反应时均在碱性条件下加热进行，同时后者应水浴加热。4、葡萄糖与新制 Cu(OH)2悬浊液的反应（1）实验过程（2）实验现象：在酒精灯上加热一段时间后试管内出现 砖红 色沉淀。（3）实验分析及结论：出现的 砖红 色沉淀为 氧化亚铜 (Cu 2O) ，说明在加热条件下，葡萄糖可以把新制的氢氧化铜还原为 Cu 2O 。5、葡萄糖与银氨溶液的反应——银镜反应（1）实验过程银氨溶液的制备：在洁净的试管中加入 1 mL 2%的 AgNO3溶液，然后边振荡试管边逐滴滴入 2%的稀氨水，至最初产生的沉淀恰好溶解为止，制得银氨溶液。 (2)实验现象：在试管内壁上附着一层 光亮 的银镜。(3)实验结论：银氨溶液与葡萄糖反应生成了 银 。6、淀粉的特征反应：将碘溶液滴到一片馒头或土豆上，观察实验现象。（1）实验现象： 变蓝 。（2）实验结论： 淀粉遇碘变蓝 。7、蔗糖、淀粉和纤维素的水解反应（1）蔗糖的水解方程式为。（2）淀粉或纤维素的水解反应实验现象：最终有 砖红色 沉淀生成；解释：淀粉水解生成的葡萄糖与新制的 Cu(OH) 2 共热生成砖红色沉淀 ；淀粉(或纤维素)的水解方程式为： 。（3）葡萄糖在人体内氧化的化学方程式： C 6H12O6＋ 6O 2――→ 6CO 2＋ 6H 2O 。（4）葡萄糖酿酒的反应为： 。二、蛋白质1、组成元素：蛋白质是一类非常复杂的天然有机 高分子 ，由 C 、 H 、 O 、 N 、 S 等元素组成。2、化学性质（1）蛋白质的水解反应：蛋白质―――――→ 多肽 ―――――→ 氨基酸 。（2）蛋白质水解的最终产物是氨基酸，分子中含有的官能团有 氨基 (—NH2)和 羧基 (—COOH)。3、蛋白质的变性①按下列实验操作完成实验：②实验现象：加入醋酸铅溶液，试管内蛋白质 产生沉淀 ；加入蒸馏水后沉淀 不溶解 。③结论：在某些物理因素或化学因素的影响下，蛋白质的理化性质和生理功能发生改变的现象，称为蛋白质的变性。能使蛋白质变性的因素有：物理因素： 加热 、加压、搅拌、振荡、紫外线照射、超声波等；化学因素： 强酸 、强碱、 重金属的盐类 、三氯乙酸、乙醇、丙酮、甲醛等。④蛋白质的变性是一个不可逆过程，变性后的蛋白质在水中不溶解，同时也会失去原有的生理活性。利用蛋白质的变性，可用于 杀菌 消毒，而疫苗等生物制剂的保存则要防止变性。4、蛋白质的特征反应——检验蛋白质①颜色反应：向盛有鸡蛋清溶液的试管中滴加 3～5 滴浓硝酸，在酒精灯上微热，观察到的现象是 溶液遇浓硝酸变黄色 。实验结论： 浓硝酸可使某些蛋白质显黄色 ，常用此反应来鉴别蛋白质。②蘸取少量鸡蛋清或取一根头发，放在酒精灯火焰上灼烧，可闻到 烧焦羽毛 的特殊气味。常用此反应区分毛料纤维与合成纤维。3．蛋白质的用途：蛋白质是人类必需的营养物质，绝大多数酶是 蛋白质 ，是生物体内重要的 催化剂 。蛋白质在医药、食品、纺织等领域中有重要的应用价值。三、油脂1、油脂的分类：室温下，液态油脂称为油，固态油脂称为脂肪。2、油脂的分子结构（1）油脂是由 高级脂肪酸 与 甘油 (丙三醇)通过酯化反应生成的酯，其结构如图所示： （2）组成油脂的高级脂肪酸种类较多，常见的有：①饱和脂肪酸：如硬脂酸，结构简式为 C 17H35COOH ；软脂酸，结构简式为 C 15H31COOH 。②不饱和脂肪酸：如油酸，结构简式为 C 17H33COOH ；亚油酸，结构简式为 C 17H31COOH 。（1）植物油含较多 不饱和脂肪酸 的甘油酯，常温下一般呈 液 态；动物油含较多 饱和脂肪酸 的甘油酯，常温下一般呈 固 态。3、油脂的性质（1）物理性质：油脂的密度比水的 小 ，黏度比较大，油脂 难溶 于水，易溶于有机溶剂。油熔点较低 ，脂肪熔点较 高 。（1）化学性质：①油脂的水解反应：油脂＋水――→高级脂肪酸＋甘油 ；油脂＋氢氧化钠――→高级脂肪酸钠＋甘油 。②油脂的氢化反应：植物油分子中存在 ，能与氢气发生加成 反应，将液态油脂转化为半固态油脂。4、油脂在人体内的转化油脂在人体小肠中通过酶的催化可以发生水解反应，生成 高级脂肪酸和甘油 ，然后再分别进行氧化分解，释放能量。同时油脂能促进 脂溶性维生素 的吸收。【考点剖析】考点一　糖类、蛋白质的组成、结构及性质1．下列有关糖类物质的叙述不正确的是(　　)A．葡萄糖和果糖互为同分异构体B．蔗糖和麦芽糖互为同分异构体C．淀粉和纤维素互为同分异构体D．糖类可分为单糖、二糖和多糖答案　C解析　葡萄糖和果糖的分子式相同，但结构不同，互为同分异构体，A 正确；蔗糖和麦芽糖的分子式相同，但结构不同，互为同分异构体，B 正确；淀粉和纤维素的聚合度不同，不是同分异构体，C 错误；根据糖类能否水解以及水解产物的不同，可分为单糖、二糖和多糖，其中单糖不能水解，二糖和多糖能够水解，D 正确。2．下列说法正确的是(　　)A．蛋白质属于天然高分子化合物，组成元素只有 C、H、O、NB．蛋白质在浓硝酸的作用下可发生水解反应C．蛋白酶是蛋白质，它不仅可以催化蛋白质的水解反应，还可以催化淀粉的水解反应D．蛋白质在酶等催化剂作用下可以水解，生成氨基酸答案　D解析　蛋白质的组成元素除 C、H、O、N 外还可能含有 S、P 等元素，A 错误；蛋白质在浓硝酸的作用下发生显色反应，显黄色，B 错误；酶具有专一性，蛋白酶只可以催化蛋白质的水解反应，C 错误。3．人们借助于超高分辨率荧光显微镜可以观察到单个的蛋白质分子，下列有关叙述不正确的是(　)A．蛋白质中含有碳、氢、氧、氮等元素B．蛋白质属于高分子化合物C．蛋白质可以完全水解生成氨基酸D．向鸡蛋清溶液中分别加入饱和(NH4)2SO4和 CuSO4溶液，都出现沉淀，原理相同答案　D解析　向鸡蛋清中加入饱和(NH4)2SO4溶液有沉淀析出，是因为蛋白质的溶解度降低析出，是物理变化，而加入 CuSO4溶液，是因为蛋白质性质发生改变而析出，是化学变化，两者原理不同，故选 D 项。考点二　糖类、蛋白质的特征反应4．下列有关葡萄糖的叙述中，错误的是(　　)A．能加氢生成六元醇 B．能发生银镜反应C．能与醇发生酯化反应D．能被氧化为 CO2和 H2O答案　C解析　葡萄糖的结构简式为 CH2OH(CHOH)4CHO，分子中有 5 个羟基和 1 个醛基。分子中有醛基，所以能加氢生成六元醇，A 正确；分子中有醛基，能发生银镜反应，B 正确；葡萄糖分子中没有羧基，故其不能与醇发生酯化反应，C 错误；葡萄糖能被氧化为 CO2和 H2O，D 正确。5．下列区别纯棉制品和羊毛制品的方法中，合理的是(　　)A．灼烧 B．滴加碘水C．滴加酒精 D．滴加氯化钠溶液答案　A解析　纯棉制品的成分为纤维素，羊毛的主要成分为蛋白质，最简单的检验方法是在火中灼烧，能产生烧焦羽毛气味的是蛋白质，A 正确。6．某学生设计了如下实验方案用以检验淀粉的水解情况。下列结论中正确的是(　　)A．淀粉尚有部分未水解B．淀粉已完全水解C．淀粉没有水解D．淀粉已发生水解，但不知是否完全水解答案　D解析　淀粉为多糖，遇碘变蓝色，淀粉在酸性环境下水解生成葡萄糖，加入氢氧化钠溶液调节溶液呈碱性，再加入碘水，因为碘水能够与氢氧化钠反应，所以不能通过溶液不变蓝说明溶液中不含淀粉。在碱性环境下加入新制的氢氧化铜悬浊液，加热，产生砖红色沉淀，说明水解液中含有葡萄糖，则淀粉已经水解，所以通过上述实验能够证明淀粉已经水解，但无法确定是否完全水解，D 项正确。考点三　糖类、蛋白质性质比较及应用7．糖类、蛋白质都是与生命息息相关的物质，下列有关说法正确的是(　　)A．葡萄糖和蔗糖互为同系物，淀粉和纤维素互为同分异构体B．糖类、蛋白质都是高分子化合物，都能发生水解反应C．葡萄糖和蔗糖都能与新制 Cu(OH)2悬浊液共热，产生砖红色沉淀D．蛋白质是一类天然有机高分子，在酶的作用下最终生成氨基酸答案　D8．下列各组有机物的鉴别中所用试剂及现象与结论均正确的是(　　)选项 有机物所用试剂现象与结论A葡萄糖与果糖钠有气体放出的是葡萄糖B蔗糖与蛋白质溴水 褪色的是蔗糖C葡萄糖与蛋白质浓硝酸变蓝的是蛋白质D淀粉与蛋白质碘水 变蓝的是淀粉答案　D解析　葡萄糖和果糖均含有羟基，都能与钠反应生成氢气，A 项错误；蔗糖和蛋白质均不与溴水反应，无法鉴别，B 项错误；某些蛋白质遇浓硝酸变黄色，C 项错误；淀粉遇碘水变蓝，D 项正确。9．化学与生活息息相关。下列叙述正确的是(　　)A．1 mol 蔗糖水解生成 2 mol 葡萄糖B．馒头越嚼越甜C．蛋白质经水解可变成葡萄糖D．土豆中的淀粉经水解可变成酒答案　B解析　1 mol 蔗糖水解生成 1 mol 葡萄糖和 1 mol 果糖，A 错误；淀粉在唾液淀粉酶作用下可水解为麦芽糖，有甜味，B 正确；蛋白质水解生成多种氨基酸，C 错误；淀粉水解的最终产物是葡萄糖，D 错误。10．糖类和蛋白质都是人体基本营养物质。请回答下列问题：(1)在试管中加入 0.5 g 淀粉和 4 mL 20%的稀硫酸，加热 3～4 min，然后用碱液中和试管中的稀硫酸。①淀粉完全水解生成有机物的分子式为___________________________________________。②若要检验淀粉已经发生了水解，可取少量上述溶液加入____________(填试剂的名称)，加热后再根据实验现象判断；若要检验淀粉没有完全水解，可取少量上述未加碱中和的溶液加入几滴碘水，应观察到__________________________________________________________。(2)蛋白质在人体内水解的最终产物是氨基酸，氨基酸的通式可表示为 ，据此可推知氨基酸既可以与________反应，又可以与________反应。答案　(1)①C6H12O6　②银氨溶液(或新制氢氧化铜悬浊液)　溶液变蓝　(2)酸　碱解析　(1)淀粉完全水解生成葡萄糖，其分子式为 C6H12O6，因此可用银氨溶液或新制的 Cu(OH)2悬浊液检验葡萄糖，从而证明淀粉已发生水解，而向上述未加碱中和的溶液加入几滴碘水后变蓝，说明淀粉未完全水解。(2)蛋白质水解的最终产物为氨基酸，可简写为 。其中含有—NH2、—COOH，据此可推知氨基酸具有两性，既可以与酸反应，又可以与碱反应。考点四　油脂的组成、结构与性质11．下列说法正确的是(　　)A．植物油属于酯，脂肪也属于酯B．酯是纯净物，油脂是混合物，油脂不属于酯C．所有的脂都属于酯，因而化学上“脂”与“酯”经常混用D．脂肪是高级脂肪酸的甘油酯，而植物油不是答案　A解析　植物油和动物脂肪都是高级脂肪酸的甘油酯，A 项正确，D 项错误；油脂属于酯，酯可以是混合物，也可以是纯净物，B 项错误；脂不一定是酯，如树脂不是酯，酯也不一定是脂，如乙酸乙酯不是脂，C 项错误。12．“水过鸭背不留珠”指的是鸭子的羽毛不会被水浸湿，这与鸭子羽毛表面的某种有机物有关，该种有机物可能是(　　)A．油脂 B．葡萄糖C．蔗糖 D．甘油答案　A解析　油脂不溶于水也不与水反应，A 正确；葡萄糖易溶于水，B 错误；蔗糖易溶于水，C 错误；甘油易溶于水，D 错误。13．区别植物油和矿物油的正确方法是(　　)A．加酸性高锰酸钾溶液，振荡B．加 NaOH 溶液，煮沸C．加新制 Cu(OH)2悬浊液，煮沸D．加溴水，振荡答案　B解析　植物油中含有碳碳不饱和键，能使酸性 KMnO4溶液和溴水褪色，有些矿物油含有烯烃，也能使溴水和酸性 KMnO4溶液褪色，A、D 项无法区别；植物油属于酯类，在 NaOH 溶液中煮沸时，水解后的生成物能溶于水，矿物油无此性质，故 B 项可区别植物油和矿物油。14．下列有关油脂的说法正确的是(　　)A．生活中的植物油、动物油都是高分子化合物，是纯净物B．动物油(脂肪)是饱和高级脂肪酸的高级醇酯C．工业上将豆油催化加氢制造硬化油，反应为取代反应D．动物油可以在碱性条件下加热水解制肥皂答案　D解析　植物油、动物油都属于油脂，是多种高级脂肪酸的甘油酯，是小分子而不是高分子化合物，是混合物，A 项错误；动物油是多种饱和高级脂肪酸和甘油形成的甘油酯，而不是高级醇酯，B 项错误；豆油催化加氢为加成反应，C 错误；动物油在碱性条件下水解，这种水解又称为皂化反应，工业上可以制肥皂，故 D 正确。考点五　油脂在生产生活中的应用 15．油脂是人体基本营养物质，下列有关油脂的说法正确的是(　　)A．油脂为高分子化合物B．植物油生产人造奶油，是油脂和氢气在一定条件下发生取代反应C．油脂的水解反应也称为皂化反应D．油脂无固定的熔沸点，所以油脂为混合物答案　D解析　油脂是高级脂肪酸与甘油形成的酯，不是高分子化合物，A 项错误；油脂和氢气在一定条件下生成人造奶油的反应为加成反应，故 B 项错误；油脂在碱性环境水解生成高级脂肪酸盐和甘油的反应称为皂化反应，故 C 项错误；纯净物有固定的熔、沸点，油脂没有固定的熔、沸点，是混合物，D 项正确。16．“民以食为天，食以安为先”。近年来屡屡发生的劣质奶粉、苏丹红、多宝鱼等食品安全事件严重威胁消费者的健康和生命安全。下列有关油脂的说法不正确的是(　　)A．油脂在碱性条件下可制取肥皂B．为防止油脂在空气中变质，可在食用油中加一些抗氧化剂C．油脂易溶于有机溶剂，食品工业中，可用有机溶剂提取植物种子中的油D．可在酸性条件下，通过油脂的水解反应生产甘油和氨基酸答案　D解析　油脂酸性条件下水解产物为高级脂肪酸和甘油。考点六　油脂与人体健康17．下列营养物质在人体内发生的变化及其对人的生命活动所起的主要作用不正确的是(　　)A．淀粉――→葡萄糖――→CO2和 H2O(释放能量维持生命活动)B．纤维素――→葡萄糖――→CO2和 H2O(释放能量维持生命活动)C．油脂――→甘油和高级脂肪酸――→CO2和 H2O(释放能量维持生命活动)D．蛋白质――→氨基酸――→人体所需的蛋白质(人体生长发育)答案　B解析　人体没有水解纤维素的酶，纤维素在人体内不消化。18．“地沟油”是一种质量极差、极不卫生的非食用油，它含有毒素，流入江河会造成水体富营养化，一旦食用，会破坏白细胞和消化道黏膜，引起食物中毒，甚至致癌。下列有关油脂的说法不正确的是(　　)A．油脂是高级脂肪酸与甘油形成的酯类化合物B．通过油脂的碱性水解来制肥皂C．硬化油可以使溴的四氯化碳溶液褪色，也可以与氢气发生加成反应D．地沟油经过一系列加工后，可以转化为生物柴油用作发动机燃料答案　C解析　液化植物油和氢气加成生成的油脂称为氢化植物油或硬化油，硬化油分子中不含有 ，不能与 Br2及 H2发生加成反应，故 C 项错误。 19．油脂是人体所必需的营养物质。(1)下列关于油脂的叙述不正确的是________(填字母)。A．利用油脂在碱性条件下的水解反应，可以生产甘油和肥皂B．油脂在小肠内受酶的催化作用而水解，生成的高级脂肪酸和甘油作为人体营养成分为肠壁所吸收，同时提供人体活动所需要的能量C．油脂碳链中的碳碳键为碳碳单键时，主要是高沸点的动物脂肪D．油脂是人体所需的基本营养物质之一，应尽量多食用富含油脂的物质(2)某天然油脂的结构简式如图所示。1 mol 该油脂完全水解，需消耗 NaOH 的物质的量为________ mol；已知 1 mol 该油脂与氢气发生加成反应时最多需氢气 8 g，则 1 mol 该油脂中含碳碳双键________ mol。答案　(1)D　(2)3　4解析　(1)营养需要均衡，摄入油脂过多不利于健康。(2)1 mol 天然油脂中含 3 mol 酯基，需消耗 3 mol NaOH 才能完全水解；1 mol 碳碳双键可与 1 mol H2发生加成反应，n(H2)＝＝4 mol，故 1 mol 该油脂中含碳碳双键 4 mol。