师:同学们,今天我们来学习高二人教版化学选择性必修三第四章糖类第二课时。通过今天的学习,希望大家达成以下目标:一、知道常见二糖、多糖的性质及它们之间的相互关系;二、能描述淀粉和纤维素的典型性质,认识它们在人体内的重要生理功能;三、了解糖类物质在食品加工和生物质能源等方面的应用。
上一节课我们学习了葡萄糖的性质,请大家思考:我们人体内的葡萄糖从哪里来?如果人体内血糖过高,会造成糖尿病,就需要注意饮食。某广告宣称新型糕点只含面粉、植物油和鸡蛋,不含糖,是糖尿病患者的理想食品。这种说法对吗?学习了今天这节课,我们就能解答这两个问题。
首先,我们来学习二糖里的重要物质——蔗糖和麦芽糖。请同学们阅读课本103页到104页的内容,思考并讨论:蔗糖和麦芽糖存在于哪些物质中?二糖有哪些化学性质?
通过阅读课本可知,蔗糖的分子式是C??H??O??。它是一种无色晶体,易溶于水,较难溶于乙醇,甜味仅次于果糖。在南方,蔗糖存在于甘蔗中;在北方,蔗糖存在于甜菜中。我们平时食用的白糖、红糖都是蔗糖。麦芽糖的分子式与蔗糖一样,是白色晶体,易溶于水,有甜味,甜度约为蔗糖的1/3。饴糖就是麦芽糖的粗制品,主要存在于发芽的谷粒和麦芽中。
我们知道甘蔗的主要成分是蔗糖,但有资料显示甘蔗汁中存在葡萄糖和果糖,这是因为蔗糖在蔗糖转化酶的作用下发生了水解。我们可以在实验室中模拟这种现象,请同学们观看蔗糖水解反应的视频。
量取5毫升20%的蔗糖溶液,倒入试管中,滴加5滴稀硫酸溶液,振荡试管,将试管放在水浴中加热5分钟。加热完毕后,滴加少量氢氧化钠溶液,调节溶液的pH至弱碱性。振荡试管,用玻璃棒蘸取溶液滴到试纸上,检验溶液的酸碱性,观察现象,pH值约为8,溶液呈弱碱性。量取2毫升10%氢氧化钠溶液,倒入另一只空试管中,滴加5滴硫酸铜溶液,振荡试管。量取2毫升蔗糖水解溶液,倒入该试管中,振荡试管。拿出火柴,点燃酒精灯,用试管夹夹住试管,移动试管进行预热,再用外焰加热试管,观察现象。
视频显示,蔗糖在稀硫酸的作用下,水浴加热发生水解反应。在水解液中加入氢氧化钠溶液中和至碱性,再加入新制氢氧化铜悬浊液加热会产生砖红色沉淀。这是因为蔗糖在酸或者酶的作用下会水解成葡萄糖和果糖,麦芽糖也会发生水解,在酸或者酶的作用下水解成葡萄糖。
蔗糖和麦芽糖属于同分异构体。接下来思考一个问题:葡萄糖属于还原糖,蔗糖和麦芽糖是否属于还原糖呢?请同学们根据前面学习过的检验葡萄糖还原性的方法,自行设计实验方案进行检验,并思考两个问题:一、根据实验结果判断蔗糖和麦芽糖是否属于还原糖;二、操作过程中有哪些需要注意的地方?
我们可以这样设计实验:利用银氨溶液检验蔗糖和麦芽糖是否有还原性。实验过程为:取两支洁净的试管,分别做好标记,再加入2毫升银氨溶液,然后分别加入20%的蔗糖溶液和20%的麦芽糖溶液各1毫升,水浴加热。根据葡萄糖和银氨溶液反应的实验现象,我们可以预测,如果反应中出现了银镜,那么就说明该糖属于还原糖。到底蔗糖和麦芽糖哪一个糖具有还原性呢?请同学们观看实验视频。
取3支洁净的试管,分别加入新配置的银氨溶液各2毫升,并将试管标记为1、2、3。在试管1里加入以上备用的蔗糖水解溶液1毫升,振荡;在试管2里加入20%蔗糖溶液1毫升,振荡;在试管3里加入20%麦芽糖溶液1毫升,振荡。把三支试管放在盛有热水的烧杯里,加热一段时间后,可以观察到试管1和试管3内壁有一层光亮的银析出,而试管2没有。以上实验现象说明麦芽糖是还原性糖,蔗糖是非还原性糖,蔗糖的水解产物有还原性。
实验视频显示,蔗糖和银氨溶液反应无明显现象,而麦芽糖和银氨溶液反应试管内壁出现一层光亮的银镜。这说明蔗糖不属于还原糖,而麦芽糖属于还原糖。我们也可以利用新制氢氧化铜悬浊液检验蔗糖和麦芽糖是否具有还原性。我们可以这样设计实验:在氢氧化钠溶液中加入5%的硫酸铜溶液5滴来配置新制的氢氧化铜悬浊液,再分别加入10%的蔗糖溶液和10%的麦芽糖溶液各2毫升。实验现象会显示蔗糖和新制的氢氧化铜悬浊液无明显现象,而麦芽糖和新制的氢氧化铜悬浊液反应会出现砖红色沉淀,同样可以说明蔗糖不属于还原糖,而麦芽糖属于还原糖。
接下来请同学们思考老师刚才提出的问题:实验操作过程中有哪些需要注意的地方呢?刚才我们设计的实验都是对比实验,过程中要注意控制变量,实验过程中各种试剂的浓度、用量以及反应时间、反应温度等应尽可能相同。
接下来我们小结一下蔗糖和麦芽糖的性质。蔗糖和麦芽糖组成相同,都属于二糖,均能水解为单糖,它们互为同分异构体。蔗糖和麦芽糖的水解产物不同,蔗糖可以水解成葡萄糖和果糖,而麦芽糖水解成葡萄糖。蔗糖不能够发生银镜反应,也不能被新制的氢氧化铜悬浊液氧化,而麦芽糖能够发生银镜反应,也能被新制的氢氧化铜悬浊液氧化,所以蔗糖是非还原糖,而麦芽糖属于还原糖。
