高中一年級下學(xué)期化學(xué)《基本營養(yǎng)物質(zhì)》教學(xué)設(shè)計

第七章有機化合物第四節(jié)基本營養(yǎng)物質(zhì)教案教學(xué)過程設(shè)計一、基本營養(yǎng)物質(zhì)同學(xué)們，大家好，今天我們進入第七章有機化合物的第四節(jié)基本營養(yǎng)物質(zhì)的學(xué)習(xí)。生命活動需要一系列復(fù)雜的化學(xué)過程來維持，而食物中的營養(yǎng)物質(zhì)就是這些過程的物質(zhì)和能量基礎(chǔ)。營養(yǎng)物質(zhì)主要包括糖類、油脂、蛋白質(zhì)、維生素、無機鹽和水。除了水之外，人們每天攝入量較大的是糖類、蛋白質(zhì)和油脂這三類有機物。今天我們一起走進這三類有機物的學(xué)習(xí)。二、糖類首先是糖類，糖類是綠色植物光和作用的產(chǎn)物，也是人類最重要的能量來源。它是由C、H、O三種元素組成，由于這一類化合物的化學(xué)組成大多符合下列通式，因此糖類也被稱為碳水化合物。像我們常見的葡萄糖、蔗糖和淀粉都屬于糖類，我們根據(jù)他們能否水解以及水解的產(chǎn)物對其進行分類，將它們分為單糖、二糖和多糖。其中單糖的代表物質(zhì)是葡萄糖和果糖，主要存在于水果、蜂蜜中；二糖代表物質(zhì)是蔗糖、麥芽糖和乳糖，他們水解后能生成兩分子單糖，例如蔗糖水解后生成一分子葡萄糖和一分子果糖，麥芽糖水解后生成兩分子葡萄糖。其中蔗糖主要存在于甘蔗、甜菜當(dāng)中，乳糖主要存在于哺乳動物的乳汁當(dāng)中。多糖代表物質(zhì)是淀粉和纖維素，他們水解后都生成葡萄糖，他們都廣泛存在于植物體內(nèi)。請同學(xué)們思考，單糖之間、二糖之間和多糖之間又呈現(xiàn)一個什么關(guān)系呢？是的，單糖中以葡萄糖和果糖為例，他們互為同分異構(gòu)體，化學(xué)式如下所示；蔗糖和麥芽糖也互為同分異構(gòu)體，化學(xué)式如下所示；但是淀粉和纖維素的化學(xué)式并不相同，他們代表有機高分子，其中n所代表的數(shù)字并不相同，因此他們不是同分異構(gòu)體。我們以葡萄糖為例學(xué)習(xí)單糖的部分性質(zhì)。首先是葡萄糖的物理性質(zhì)，它是一種白色晶體，能溶于水微溶于乙醇，無臭有甜味，但是沒有蔗糖甜度高。它的分子式為下面所示，結(jié)構(gòu)式如下所示，包含六個羥基和一個醛基。因此它能體現(xiàn)羥基的性質(zhì)和醛基的性質(zhì)。羥基的性質(zhì)我們在乙醇中已經(jīng)學(xué)習(xí)過，同學(xué)們可以按下暫停思考回憶。醛基又能體現(xiàn)什么性質(zhì)呢？葡萄糖的特征反應(yīng)包括銀鏡反應(yīng)和與新制氫氧化銅的反應(yīng)。請大家觀看下列實驗視頻，注意實驗藥品、儀器和實驗現(xiàn)象。【視頻】第一個實驗是葡萄糖與新制氫氧化銅溶液反應(yīng)的實驗，試劑為10%NaOH溶液、5%CuSO4溶液、10%葡萄糖溶液，儀器為試管、膠頭滴管和酒精燈。在試管中加入2mL10%氫氧化鈉溶液，滴加5滴5%硫酸銅溶液，得到新制的氫氧化銅。在加入2mL10%葡萄糖溶液，加熱，觀察現(xiàn)象。第二個實驗是銀鏡反應(yīng)，試劑為2%AgNO3溶液、2%稀氨水、10%葡萄糖溶液，儀器為試管、膠頭滴管。在潔凈的試管中加入1mL2%硝酸銀溶液，然后一邊振蕩試管，一邊逐滴加入2%稀氨水，直到最初產(chǎn)生的沉淀恰好溶解為止，得到銀氨溶液。在加入1mL10%葡萄糖溶液，震蕩，然后放在水浴中加熱，觀察現(xiàn)象。剛剛我們認識了葡萄糖的特征反應(yīng)——銀鏡反應(yīng)和與新制氫氧化銅的反應(yīng)。其中與銀鏡反應(yīng)的現(xiàn)象是是管內(nèi)壁形成光亮的銀鏡，與新制氫氧化銅的反應(yīng)現(xiàn)象是試管中生成了磚紅色的沉淀。這里請同學(xué)們一定要注意，銀鏡反應(yīng)和新制氫氧化銅的反應(yīng)都是在堿性環(huán)境下進行的，而且二者的試劑都是現(xiàn)配現(xiàn)用的。除此以外，葡萄糖還可以在酒化酶的作用下轉(zhuǎn)化為乙醇，這個反應(yīng)常常用于工業(yè)釀酒，或是利用生物質(zhì)生產(chǎn)燃料乙醇。接下來我們學(xué)習(xí)淀粉和纖維素。其中淀粉的一個重要化學(xué)性質(zhì)是它能和碘反應(yīng)，呈現(xiàn)藍色，我們也利用這個性質(zhì)制作了淀粉碘化鉀試紙，該試紙能夠用于檢驗氧化型物質(zhì)，例如鐵離子、氯氣等，現(xiàn)象是淀粉碘化鉀試紙變藍。淀粉還可以在酸性條件下水解為葡萄糖，其方程式如下所示。不僅如此，同為多糖的纖維素也能夠在酸性條件下水解為葡萄糖。除了酸性條件外，纖維素也能夠在纖維素水解酶的作用下水解，雖然人體內(nèi)并沒有類似的酶，無法吸收和利用纖維素，但食物中的纖維素能夠刺激腸道蠕動，有助于消化和排泄，因此我們也應(yīng)當(dāng)攝入一定量含纖維素較多的食物。同學(xué)們可以發(fā)現(xiàn)，淀粉的水解方程和纖維素的水解方程形式上看一模一樣，因此為了區(qū)別他們，我們需要在各個物質(zhì)下方標注該物質(zhì)的名稱。接下來讓我們對糖類水解的反應(yīng)物和產(chǎn)物進行簡單小結(jié)：淀粉和纖維素在酸性環(huán)境下均水解為葡萄糖，一分子蔗糖水解為一分子葡萄糖和一分子果糖，一分子麥芽糖水解為兩分子葡萄糖。二、蛋白質(zhì)接下來我們學(xué)習(xí)一下蛋白質(zhì)的性質(zhì)。蛋白質(zhì)廣泛存在于生物體內(nèi)，是構(gòu)成細胞的基本物質(zhì)，一切重要的生命現(xiàn)象都與蛋白質(zhì)密切相關(guān)。它的主要構(gòu)成元素為碳氫氧氮硫，是一種相對分子質(zhì)量很大的一類天然高分子化合物。我們知道蛋白質(zhì)是由氨基酸脫水縮合而成，氨基酸分子中都含有氨基和羧基，在一定條件下，氨基酸分子之間能夠發(fā)生聚合反應(yīng)生成復(fù)雜的多肽，從而構(gòu)成蛋白質(zhì)。而蛋白質(zhì)也能夠在一定條件下經(jīng)過水解反應(yīng)生成各種氨基酸。蛋白質(zhì)還具有一些特征反應(yīng)，例如變性、鹽析、顯色反應(yīng)、灼燒等。其中變性是指蛋白質(zhì)在一些化學(xué)試劑如重金屬鹽、強酸、強堿、乙醇、甲醛或一些物理因素如加熱、紫外線等的作用下發(fā)生變性，溶解度下降從而析出；而鹽析是某些濃無機鹽溶液使蛋白質(zhì)的溶解度降低。值得注意的是，雖然它們的現(xiàn)象都是由沉淀析出，但蛋白質(zhì)的變性是不可逆的變化，而鹽析則是可逆的，也就是說如果我們通過加水降低無機鹽的濃度，也能夠使析出的沉淀溶解。蛋白質(zhì)還能與一些試劑發(fā)生顯色反應(yīng)，例如很多蛋白質(zhì)與濃硝酸作用能呈現(xiàn)黃色，這個反應(yīng)也可用于蛋白質(zhì)的檢驗。此外，蛋白質(zhì)被灼燒時會產(chǎn)生類似燒焦羽毛的特殊氣味。蛋白質(zhì)在生產(chǎn)與生活中發(fā)揮著重要作用，在醫(yī)藥業(yè)，驢皮制作的阿膠是一種中藥材、從動物皮中提取的明膠可用作生產(chǎn)醫(yī)藥用膠囊、絕大部分酶是蛋白質(zhì)，是生物體內(nèi)重要的催化劑；在紡織業(yè)，用蠶絲制成的絲綢可以制作服裝；在化工業(yè)，從牛奶和大豆中提取的酪素可以用來制作涂料等等。四、油脂油脂是重要的營養(yǎng)物質(zhì)，我們?nèi)粘Ｊ褂玫幕ㄉ?、動物油等都屬于油脂。對比發(fā)現(xiàn)，常溫下植物油脂通常呈液態(tài)，叫做油，動物油脂通常呈固態(tài)，叫做脂肪。天然油脂是一種混合物，沒有固定的熔沸點，它難溶于水易溶于有機溶劑。因此食品工業(yè)中長根據(jù)這一性質(zhì)，用有機溶劑來提取植物種子里的油。油脂可以看作是高級脂肪酸與甘油通過酯化反應(yīng)生成的酯。其中常見的高級脂肪酸有硬脂酸和軟脂酸，這是飽和脂肪酸。還有油酸和亞油酸，這是不飽和酸。甘油的結(jié)構(gòu)如下圖所示，它們二者通過酯化反應(yīng)生成的油脂結(jié)構(gòu)為下圖，其中Rn表示烴基，R1、R2、R3之間可以相同也可以不同。油脂在適當(dāng)?shù)臈l件下可以水解生成高級脂肪酸和甘油。這個適當(dāng)條件包括酸性和堿性在酸性條件下，油脂可以水解生成高級脂肪酸和甘油，其中這個反應(yīng)是可逆反應(yīng)；在堿性條件下，油脂可以水解生成高級脂肪酸鹽和甘油，這個反應(yīng)可以用來進行肥皂生產(chǎn)，因此也被稱為皂化反應(yīng)。脂肪酸的飽和程度對油脂的熔點影響很大，其中植物油含較多不飽和脂肪酸的甘油酯，熔點較低，常溫下呈液態(tài)；動物油含較多飽和脂肪酸的甘油酯，熔點較高，常溫下呈固態(tài)。工業(yè)上常將液態(tài)植物油在一定條件下與氫氣發(fā)生加成反應(yīng)生成固態(tài)的氫化植物油。這種氫化植物油性質(zhì)穩(wěn)定，