高二化学葡萄糖.docx

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高二化学葡萄糖

第七章：

糖类　油脂　蛋白质

第一节：

葡萄糖　蔗糖

教学目标

1．了解葡萄糖的物理性质和重要化学性质——还原性。

2．了解葡萄糖对人体的重要性及其他重要用途。

3．常识性介绍葡萄糖的制法。

4．通过葡萄糖开链型结构简式的推导，进一步认识性质反映结构，根据性质实验推测物质结构的化学思想方法。

教学过程

【讲述】能源是当代全人类面临的几个重大而紧迫的问题之一。

我们已经学习过三种最重要的化石能源（矿物能源）——煤、石油和天然气，它们跟人类的生产和生活关系密切。

另一类跟我们每个人的生存、温饱息息相关的三种最重要的生物能源或人体能源是糖类、脂肪和蛋白质。

我们现在开始学习和研究在自然界分布极广的一种有机物——糖类的一些基础知识。

[评注：

从学生已学习过的化石能源入手，引出生物能源，使学生树立能源意识。

从旧知引入新知也易激发学生的学习兴趣和积极性。

]

【板书】糖类

【讲述】请同学们说出自己知道的带糖字的物质。

（尽可能让学生举例，如白糖、红糖、蜜糖、糖果、葡萄糖。

）

（先对同学举出的糖，从纯净物、混合物的角度加以区分，并思考它们是不是属于化学中的糖类。

）

带糖字的物质如葡萄糖、果糖、蔗糖（展示样品）属于糖类，不带糖字的物质，如淀粉、纤维素（展示淀粉、棉花、滤纸等样品）也属于糖类，而且是很重要的糖类。

它们的化学内涵我们将分别学习。

糖类习惯上叫碳水化合物。

为什么这样称呼呢？

（可让同学顾名思义地猜测。

）因为化学家最初发现的糖类化合物都是由碳、氢和氧三种元素组成的，而且其中氢和氧的原子数之比跟水的组成相同。

于是，误认为糖类是碳的水化物，并用通式Cn（H2O）m表示。

人类的认识总是不断发展的。

后来发现，有些糖如鼠李糖（C6H12O5）、脱氧核糖（C5H10O4）等化合物分子中的氢和氧的原子数的比不是2∶1。

许多分子式符合Cn（H2O）m通式的化合物，例如甲醛（CH2O）、乙酸（C2H4O2）、乳酸（C3H6O3），却不属于糖类。

可见，碳水化合物这个名称并不确切，但因沿用已久，目前还在使用，只是已失去它的原意。

糖类一般分为单糖（最简单的糖）、低聚糖和多糖三类。

糖通常按天然来源命名。

例如，葡萄糖从葡萄汁中提取而得名，由甘蔗汁提取的糖叫蔗糖，由水果汁提取的糖叫果糖。

［板书］

我们首先研究最重要的单糖——葡萄糖。

【板书】一、葡萄糖

1．葡萄糖的物理性质

【展示】一瓶葡萄糖样品

（请一位同学通过观察和实验，描述葡萄糖的物理性质，包括颜色、状态、味道，在水中和无水乙醇中的溶解性，并适当地跟果糖、白糖对比。

注意表述的准确性和实验操作的规范性。

）

葡萄糖是白色晶体，有甜味，易溶于水而难溶于乙醇。

从甜味看，果糖＞蔗糖＞葡萄糖

【讲述】葡萄糖是有机物，为什么易溶于水而难溶于乙醇呢？

这跟葡萄糖的分子结构有关。

【板书】2．葡萄糖的分子式和结构简式

【讨论】通过下列事实推导葡萄糖的分子式和结构简式。

（出示小黑板）

（1）把葡萄糖和镁粉按适当比例混合加热，得到黑色炭粉、白色的氧化镁粉末和氢气。

（2）葡萄糖的相对分子质量是180，其中含碳40％，含氢6.7％，含氧53.3％。

（3）lmol葡萄糖能跟5mol乙酸酐[（CH3CO）2O]相互完全反应，生成lmol五乙酸葡萄糖酯和5mol乙酸。

（4）葡萄糖能发生银镜反应，跟碱性氢氧化铜悬浊液共热时得到红色沉淀。

（5）葡萄糖用钠汞齐还原后得到正己六醇。

（要求：

①从每一事实中得出一个结论。

②综合以上各实验，得出整体结论。

③写出事实（3）、（4）的化学反应方程式。

先个人思考，再相互讨论。

）

（抽同学回答，由其他同学作出评价，或进行补充、纠正。

）

师：

根据哪些事实推出葡萄糖的分子式？

生：

事实

（1）说明，葡萄糖由碳、氢和氧三种元素组成。

根据事实

（2），l分子葡萄糖中含碳原子（180×40％）/12=6个，含H原子（180×6.7％）/1=12个，含氧原子（180×53.3％）/16=6个。

所以，葡萄糖的分子式是C6H12O6。

（计算思路可以多种多样。

）

师：

再根据哪些事实推出葡萄糖的结构简式？

试写出它的结构简式。

生：

事实（3）说明1个葡萄糖分子里有5个羟基。

事实（4）说明，葡萄糖分子里含有醛基。

事实（5）说明，葡萄糖分子有直链结构，5个羟基分别连接在5个碳原子上。

（插问：

5个羟基为什么分别连在5个碳原于上？

让学生思考回答后指出：

两个羟基连接在同一个碳原子上一般是不稳定的，易脱去一分子水而变成碳基。

）

综合分析，葡萄糖的结构简式是

【板书】CH2OH—CHOH—CHOH—CHOH—CHOH—CHO

或CH2OH（CHOH）4CHO

师：

写结构简式必须符合价键规则。

有机化合物中碳原子跟其他原子通常形成4个共价键，这一点十分重要。

从葡萄糖的结构简式看出，它是一种多羟基醛。

糖类从结构上看，一般是多羟基醛或多羟基酮（例如果糖），或者是能水解生成多羟基醛或多羟基酮的化合物（例如淀粉）。

葡萄糖易溶于水，难溶于纯乙醇，这跟分子的极性有关。

上述推导表明，实验方法是研究物质性质和结构的基本方法。

性质反映结构，可以由物质的性质推测物质的可能结构。

[评注：

根据实验事实，由计算和逻辑推理推导葡萄糖的结构式，再根据葡萄糖的结构推测它的性质。

这是研究物质的性质和结构的重要方法，也是认识事物本质的一种思维方式。

在元素化合物知识的教学中要抓住这一方法。

]

师：

上述事实反映葡萄糖有哪些重要化学性质？

生：

（还原性、酯化反应。

归结到官能团的特性。

）

【板书】3．葡萄糖的还原性

【复习】回忆乙醛的银镜反应和还原氢氧化铜的实验。

银镜反应实验成败的关键是什么？

（要求答出：

①银氨溶液的配制：

在AgNO3溶液中逐滴加入氨水，边加边振荡试管，至最初出现的沉淀刚好消失为止。

②试管必须十分洁净。

③反应在碱性环境中进行。

）

【阅读】教材上有关葡萄糖银镜反应和还原氢氧化铜的演示实验部分。

【实验】抽两位同学上讲台，分别演示这两个实验。

另抽两位同学板书有关反应的化学方程式。

（1）CH2OH（CHOH）4CHO＋2[Ag（NH3）2]+＋2OH-→

CH2OH（CHOH）4COOH＋2Ag↓＋H2O＋4NH3

（2）CH2OH（CHOH）4CHO＋2Cu（OH）2→

CH2OH（CHOH）4COOH+Cu2O↓+2H2O

【讨论】让其他同学对实验操作和化学方程式书写予以评价。

【板书】4．葡萄糖的重要性和用途

【讲述】葡萄糖的银镜反应长期应用于制作镜子、热水瓶胆和保温杯胆的镀银工艺。

葡萄糖对人体及其活动至关重要，它是人体所需能量（包括维持体温的热量）的主要来源。

人饥饿时或剧烈运动后，有时心里发慌，喝一杯葡萄糖水能很快定心安神。

因为喝进的葡萄糖可以较快地升高已降低的血糖（即葡萄糖）水平，使它恢复正常值。

病人手术后或进食困难的病人，需要注射葡萄糖营养剂或葡萄糖生理盐水。

丧失体内自我调节血糖水平的人会得糖尿病（血糖水平过高，使尿液中含有葡萄糖）。

血糖水平大致是个常数，过高、过低都危害健康。

【思考】联系生物学的有关知识，葡萄糖在人体内释放能量的化学原理是什么？

写出反应的化学方程式。

【讲述】葡萄糖在体内释放能量的化学原理，是血液中的葡萄糖（即血糖）跟血红蛋白输送的氧气发生放热反应。

C6H12O6（s）＋6O2（g）→6CO2（g）＋6H2O（l）＋2804kJ

在体内，这一反应是逐步缓慢进行的。

葡萄糖放出的能量，既能维持体温，又使多余的葡萄糖变成新的贮能物质，其中之一是脂肪。

葡萄糖还可用作生产维生素C、味精和葡萄糖酸钙（一种抗皮肤过敏药剂）的原料。

印染和制革工业还可用它作还原剂。

【板书】5．葡萄糖的制取

【讲述】葡萄糖广泛存在于动植物体内，除葡萄和血液外，植物的根、茎、叶、花中都或多或少含有它。

在蜂蜜里，人和动物的淋巴液、脊髓液里也都含有葡萄糖。

葡萄糖的需求量很大，天然葡萄糖远远满足不了需要。

那么，工业上是怎样制取葡萄糖的呢？

工业上通常用淀粉催化水解法制取葡萄糖。

过去采用硫酸等无机酸作催化剂，需在加压下进行，不但生产成本高，而且效率较低，质量也不很高。

受人体内淀粉水解的启示，现在采用生物催化水解法（酶水解法）制取，成本降低了，效率和质量却大大提高。

所以，生物模拟法是工业生产的一个重要方向。

后面我们将学习其他重要的糖类，请做好预习。

【作业】怎样检验某人是否患有糖尿病？

请设计一个最简单的实验方案。

（课本习题略。

）

教学说明

本课重视充分利用化学事实，通过观察实验现象、思考、推理等方法，引导学生推导出物质的结构，再以物质的结构指导对物质性质的学习。

最后，根据物质的性质，确定物质的用途，使学生获得较系统的知识。

教师注意引导学生充分利用已有的知识和化学事实积极思维，使学生在学习中接受科学思维方法的熏陶，同时受到内因是变化的根据，外因是变化的条件这一辩证唯物主义的教育。

本课的另一特点是重视跟实际结合。

教学时尽可能使葡萄糖的知识跟生产、生活相联系，以激发学生的学习兴趣，又有利于知识的理解和运用，有助于发展学生的智能和创造意识。

教案示例葡萄糖的结构和性质

教学目标

1．掌握葡萄糖的结构简式和葡萄糖的主要性质。

2．通过实验推导葡萄糖结构简式，培养学生观察、分析和推断能力。

3．通过分析葡萄糖结构跟性质的关系，对学生进行辩证唯物主义观点的教育。

教学过程

师：

葡萄糖的相对分子质量是180，其中含碳40％，氢6.7％，其余是氧。

求它的分子式。

（学生计算，得出葡萄糖的分子式，由此引入新课。

）

【板书】单糖

一、葡萄糖（C6H12O6）的结构和性质

（一）物理性质

【实验】观察试管里的葡萄糖晶体。

了解它的色、态后，倒入少量蒸馏水，观察葡萄糖的溶解性，得出结论。

【板书】

（一）物理性质：

白色晶体，溶于水，有甜味。

（二）结构和化学性质

【实验】

生：

常温下的现象是生成绛蓝色溶液，说明葡萄糖分子里含有多个羟基。

加热时发生的现象是生成红色沉淀，说明葡萄糖分子里有醛基。

师：

通过实验分析可知，葡萄糖是一种多羟基醛。

那么官能团的数目是多少呢？

已知下列实验数据：

师：

两种反应物的物质的量的比是1∶1，说明分子里只有一个醛基，生成物是正己六醇。

这说明除一个醛基被还原成一个羟基外，原来的葡萄糖分子里已有五个羟基。

正说明六个碳原子以直链方式连接。

请学生写出结构简式。

【板书】1．结构简式

CH2OH—CHOH—CHOH—CHOH—CHOH—CHO或

CH2OH—（CHOH）4—CHO

[评注：

教学中推导葡萄糖结构式的过程，先引导学生从观察实验现象找出因果关系，进而得出相应结论，最后确定物质的结构式。

这符合有机物结构推导的科学方法。

]

2．化学性质

【说明】教师引导学生讨论，葡萄糖含有醛基和多羟基，那么它可能有哪些化学性质，总结学生讨论结果得出结论。

【板书】（l）醛基的还原性

【演示】

（水浴加热，观察现象。

）

【板书】

（2）醛基的氧化性

（3）多羟基的反应

①跟新制的氢氧化铜在常温下生成绛蓝色溶液。

②发生酯化反应，生成五乙酸葡萄糖酯。

（4）人体内氧化反应

C6H12O6（s）+6O2（g）→6CO2（g）＋6H2O（l）＋2804kJ

师：

本节课重点是一个结构式，四个表示性质的化学方程式。

（练习略。

）

【演示】用新鲜的葡萄汁滴入新制的氢氧化铜溶液里，加热，出现红色沉淀。

请学生解释这一现象，写出有关的化学方程式。

（课本习题略。

）

专家评注

本节课依据教学大纲和学生情况，把握住恰当的知识数量和深度。

教学时从实验现象入手，经思考导出物质结构，再由结构到重要性质，有利于学生对知识的学习和科学方法的训练，学生的能力同时有所发展。

这种课堂设计容易使学生兴趣盎然，也易产生教和学共鸣的效果。

这是创设课堂教学最佳意境的重要途径。