高二化学第七章学案

[高二化学第七章学案]

　　　　　　　  第二节　 淀粉　纤维素

学习目标

1．了解淀粉纤维素的重要性质。

2．了解淀粉、纤维素的主要用途以及他们在日常生活、工业生产等方面的重要意义。

3．理解淀粉水解情况的检验和判断。

学习过程

　［引言］我们日常生活中的食用的淀粉、纤维素是否为同类化合物？淀粉和纤维素的分子式的通式相同（C₆H₁₀O₅）n,是否为同分异构体或同系物？我们通过下面的学习来解决这问题。

一、淀粉

1、物理性质：淀粉是　　 色　 气味　　 味道的粉末状物质，　 溶于冷水，在热水里会膨胀破裂，一部分溶于水，另一部分淀粉颗粒会悬浮在水里，

形 成　　　　即发生　　　 作用。

2、化学性质

［思考］为什么在吃米饭或馒头时，多加咀嚼就会感到有甜味？

　　提示：米饭和馒头的主要成分是淀粉，淀粉在唾液中淀粉酶的作用下，水解成麦芽糖，出现甜味。

阅读书本P191实验7－4

（1）淀粉能与碘反应，呈 　　 色。

（2）淀粉在催化剂作用下发生水解反应。

　　 写出淀粉水解反应的化学方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

［思考］如何证明淀粉没有水解？如何证明淀粉正在水解？如何证明淀粉已完全水解？

提示详见后面的综合拓展部分。

3、淀粉的用途

　 淀粉在生活中的主要用途是 　　　　　 ；在工业上的主要用途是　　　　　　　 。制酒精的主要过程是：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  ，依次写出化学反应方程式 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

二、纤维素

1、物理性质：纤维素是　　 色、　　 气味、　　味道具有　　 的物质，　溶于水，也　　  一般的有机溶剂。

2、化学性质

阅读书本P192实验7－5

（1）　  水解反应：

写出纤维素水解的化学方程式 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

［思考］纤维素水解的条件是什么？淀粉和纤维素哪个水解更容易一些？

纤维素的水解液能否发生银镜反应？

　　提示：纤维素在浓硫酸催化的条件下可以发生水解，而淀粉是在稀硫酸催化下水解，因此淀粉水解更容易。纤维素水解的最终产物是葡萄糖，其水解液用氢氧化钠溶液中和后，是可以发生银镜反应的。

（2）　  具有醇的一些性质――酯化反应

在纤维素的结构中，每一个糖单元有3个醇羟基，因此还有醇的一些性质。

写出纤维素与硝酸的酯化反应方程式　　　　　　　　　　　　　   。

写出乙酸与纤维素的酯化反应方程式　　　　　　　　　　　　　  。

［思考］棉花、火棉、胶棉的区别？

  提示：棉花的主要成分是纤维素；纤维素硝酸酯俗称硝化纤维，工业上把酯化比较完全、含氮量高的纤维素硝酸酯叫做火棉，把含氮量低的纤维素硝酸酯叫做胶棉。

3、纤维素的用途

阅读课本P192

跟踪练习

1、淀粉和纤维素不属于同分异构体的原因是

A、组成元素不同　　　　　　　 B、物理性质、化学性质不同

C、包含的单糖单元数目不相同　 D、分子结构不相同

2、向淀粉中加入少量稀硫酸，并加热使之发生水解，为测定水解程度所需下列试剂是1氢氧化钠溶液2银氨溶液3新制氢氧化铜4碘水5氯化钡溶液

A、①⑤　 B、②④　 C、①③④ D、②③④

3、下列各有机物中不含有醇羟基的是

A、苯甲酸　 B、纤维素　 C、淀粉　 D、葡萄糖

4、将3.42g蔗糖与3.24g淀粉混合并完全水解，若生成mg葡萄糖和ng果糖，则m:n为

A 、1：3　 B、　1：5　 C、5：1　 D、3：1

5、现有三个实验方案，用以检验淀粉的水解情况。

稀硫酸 　 Δ

碘水

NaOH溶液

　　　　　　　

方案甲：淀粉液　　　　　　 水解　　　　　　　  中和液　　　　 溶液变蓝

　　　　

结论：淀粉完全没有水解。

	稀硫酸 　 Δ
			银氨溶液 微热

方案乙：淀粉液　　　　　  水解液　　　　　　 无银镜

　　　　

结论：淀粉完全没有水解。

	稀硫酸 Δ		NaOH溶液		银氨溶液 微热

方案丙：淀粉液　　　　　　 水解液　　　　　　 中和液　　　　  有银镜现象

　　　

 

　　 结论：淀粉已经水解。

  根据以上操作、现象、，首先回答结论是否正确，然后简要说明理由：（a）方案甲　　　　　　　　　　 ；（b）方案乙　　　　　　　  　　　　　 ；方案丙 　　　　　　　　　　　　　。

答案与提示

1、C 2、C　3、A 4、D

5、解析　（a）结论不正确。因为淀粉可能部分水解，而未水解的残留淀粉会与碘水反应而变蓝。（b）结论不正确。因为淀粉可能部分或完全水解，但是在酸性条件下，生成的葡萄糖不能与银氨溶液发生银镜反应。（c）结论正确。说明淀粉已水解，生成了葡萄糖。并在碱性条件下产生了银镜反应。

综合拓展

1、本节小结

淀粉、纤维素的结构和物理性质比较

淀粉　　　　　　　　 　　 纤维素

通式　　　 （C₆H₁₀O₅）n　　　　　　　　　 （C₆H₁₀O₅）n

结构　　　　n值由几百～几千　　　　  几千个葡萄糖单元

　　　　　  葡萄糖单元

相对分　　　十几万→几十万　　　　　  几十万→几百万

子质量

相互　　　　1不是同分异构体2不是同系物3均属天然高分子化合物

关系

物理　　　　白色无气味无味道　　　　  白色无气味无味道

性质　　　　不溶于冷水，热水糊化　　  不溶于水也不溶于一般有机溶剂

　　　　　 

淀粉、纤维素的化学性质比较

	结构特征	化学性质	用途
淀粉	无醛基	1遇碘单质呈蓝色 2无还原性 3能水解成葡萄糖	食用 制葡萄糖和酒精
纤维素	无醛基 每个单元中有三个羟基	1无还原性 2能水解成葡萄糖（比淀粉难） 3酯化反应	制硝酸纤维 醋酸纤维 粘胶纤维 造纸

如何检验淀粉的水解程度？

银氨溶液 微热

实验步骤

现象A

	稀硫酸 　 Δ		NaOH溶液

淀粉液　　　　　　 水解液　　　　　　　 中和液　　　　　　　　　　

I2水

　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 现象B

实验现象及结论

	现象A	现象B	结论
1	未出现银镜	溶液呈蓝色	淀粉尚未水解
2	出现银镜	溶液呈蓝色	淀粉部分水解
3	出现银镜	溶液不显蓝色	淀粉完全水解

2、方法指导

例1、对于淀粉和纤维素的下列叙述正确的是

A、互为同分异构体

 B、化学性质相同

 C、碳氢氧元素的质量比相同

D、属于同一类物质

解析  虽然淀粉与纤维素均可以用通式（C₆H₁₀O₅）n表示它们的组成。但在淀粉分子中，n表示几百到几千个葡萄糖单元,在纤维素分子中,n表示几千个葡萄糖单元，由于n值在两者分子组成中不相同，所以淀粉和纤维素不是同分异构体，A错。由于淀粉和纤维素在结构上不同，淀粉与碘变蓝，而纤维素的每个葡萄糖单元中含有三个醇羟基，可与酸发生酯化反应，所以淀粉和纤维素的化学性质不同，B错。

答案　C、D

例2、写出你所学过的有机物的名称，它们可作为制取炸药的原料：　　　　、　　　 、　　　　　  。它们制取炸药的化学反应类型依次是　　　　　　 、　　　　　　　 、　　　　　　　  。

解析　我们到目前已知由有机物制取的炸药有，三硝基甲苯（T、N、T），硝化甘油和硝酸纤维（火棉）。制取上述物质的有机物分别是甲苯，丙三醇和纤维素。

答案　甲苯、丙三醇、纤维素

　　　取代反应（硝化反应）、酯化反应、酯化反应。

例3、棉花纤维素相对分子质量为174960，每个分子中含有　　 个葡萄糖单元。当纤维素与浓硫酸、浓硝酸的混合物反应后生成的产物中含氮11.12％。每个葡萄糖单元中发生硝化反应的羟基数是　　　个。

解析　每个葡萄糖单元的相对分子质量162，则纤维素分子中葡萄糖单数为174960／162＝1080。

　　　设纤维素与混合酸反应产物中每个葡萄糖单元有x个硝基，则其化学式为［C₆H₇O₅H_(3-x)(NO₂)_x］n ,因为产物中含氮11.12％，所以依题意有：

14nx/[6×12+(7+3-x)×1+5×16+46x]n×100%=11.12%

x=2

答案　1080；2

3、知识拓展

（1）　　多糖：多糖是由多个单糖分子按照一定的方式，通过在分子间脱去水分子结合而成的。多糖在性质上跟单糖、低聚糖不同，一般不溶于水，没有甜味，没有还原性。

（2）　　天然高分子与合成高分子有什么区别？

天然高分子是存在于动植物体内的有机高分子化合物，如淀粉、纤维素、蛋白质、天然橡胶等。它们有的能在催化剂作用下发生水解生成分子组成较简单的小分子化合物。

合成高分子是单体间通过发生家具反应或缩聚反应生成的高分子化合物，如聚乙烯、酚醛树脂、聚乙二酸乙二醇酯等。

（3） 人为何不能靠吃草生活？

　　 1草和粮食的成分不同：草的主要成分是纤维素，粮食的主要成分是淀粉，前者为 β－葡萄糖，后者为α－葡萄糖，二者的结构上虽然差别甚微，只是第一个碳原子上的羟基排列不同，但性质和功能截然不同。

2人的消化液中所含的酶只能使淀粉水解成人体能吸收的葡萄糖，却不能使纤维素水解。

3牛羊的消化系统里寄生了某些微生物，可以分泌使纤维素水解的酶，这种酶可使纤维素迅速水解成葡萄糖。

4目前正在研究从木霉菌中提取纤维素酶，以将纤维素转化为葡萄糖，怎样就可将纤维素制成饲料和食品。

5农业和林业的下脚料中的木质纤维素甚多，它们包含木质素、纤维素和半纤维素。木质素不能被生物催化降解，而且还干扰纤维素的发酵，因此解决木质素的广泛利用问题，将有助于纤维素的转化研究。