2020版高考化学一轮复习生命中的基础有机化学物质　合成高分子化合物学案

2020版高考化学一轮复习生命中的基础有机化学物质　合成高分子化合物学案

第五节　生命中的基础有机化学物质　合成高分子化合物 考纲定位 核心素养 ‎1.了解糖类、油脂、氨基酸和蛋白质的组成、结构特点、主要化学性质及应用。‎ ‎2．了解糖类、油脂、氨基酸和蛋白质在生命过程中的作用。‎ ‎3．了解合成高分子的组成与结构特点。能依据简单合成高分子的结构分析其链节和单体。‎ ‎4．了解加聚反应和缩聚反应的含义。‎ ‎5．了解合成高分子在高新技术领域的应用以及在发展经济、提高生活质量方面中的贡献。‎ ‎1.宏观辨识——辨别认识生命中的基础有机物和生活中的高分子材料的性质和应用，形成“性质决定应用”的观念。‎ ‎2．微观探析——从组成、结构认识营养物质、高分子化合物的微观结构，且理解他们的性质，形成“结构决定性质”和“性质反映结构”的观念。‎ ‎3．社会责任——通过高分子材料的合成等了解化学对社会发展的重大贡献；通过分析高分子材料的利弊建立可持续发展意识和绿色化学观念，并能对与此有关的社会热点问题做出正确的价值判断。‎ 考点一| 生命中的基础有机化学物质 ‎1．糖类 ‎(1)糖类的概念和分类 ‎①概念：从分子结构上看，糖类可定义为多羟基醛、多羟基酮和它们的脱水缩合物。‎ ‎②组成：主要包含C、H、O三种元素。大多数糖类化合物的通式为Cn(H2O)m，所以糖类也叫碳水化合物。‎ ‎③分类 提醒：糖类的通式不一定均为Cn(H2O)m，如鼠李糖的分子式为C6H12O5，符合Cn(H2O)m的有机物不一定为糖类，如乙酸C2H4O2。‎ ‎(2)单糖—葡萄糖、果糖 ‎①组成和分子结构 名称 分子式 结构简式 官能团 二者关系 葡萄糖 C6H12O6‎ CH2OH(CHOH)4‎ CHO ‎—OH、—CHO 同分异 构体 果糖 C6H12O6‎ CH2OH(CHOH)3‎ COCH2OH ‎②葡萄糖的化学性质 ‎ a．还原性：能与新制Cu(OH)2悬浊液和银氨溶液反应。‎ b．加成反应：与H2发生加成反应生成己六醇。‎ c．酯化反应：葡萄糖含有醇羟基，能与羧酸发生酯化反应。‎ d．发酵生成乙醇：由葡萄糖发酵制乙醇的化学方程式为 C6H12O62C2H5OH＋2CO2↑。‎ ‎(3)二糖——蔗糖与麦芽糖 ‎①相同点 a．组成相同，分子式均为C12H22O11，二者互为同分异构体。‎ b．能发生水解反应。‎ ‎②不同点 a．官能团不同：蔗糖分子中不含醛基，麦芽糖分子中含有醛基，能发生银镜反应，能还原新制Cu(OH)2悬浊液。‎ b．水解产物不同：蔗糖和麦芽糖发生水解反应的化学方程式分别为 ‎(4)多糖——淀粉与纤维素 ‎①相同点 a．都属于高分子化合物，分子式都可表示为(C6H10O5)n。‎ b．都能发生水解反应，反应的化学方程式分别为 c．都不能发生银镜反应。‎ ‎②不同点 a．通式中n值不同；‎ b．淀粉遇碘呈现特殊的蓝色。‎ ‎2．油脂 ‎(1)组成和结构 油脂是高级脂肪酸与甘油形成的酯，由C、H、O三种元素组成，其结构可表示为 ‎ ‎ ‎(2)分类 ‎ ‎ ‎(3)物理性质 ‎①油脂一般不溶于水，密度比水小。‎ ‎②天然油脂都是混合物，没有恒定的熔、沸点。‎ a．含不饱和脂肪酸成分较多的甘油酯常温下一般呈液态。‎ b．含饱和脂肪酸成分较多的甘油酯常温下一般呈固态。‎ ‎(4)化学性质 ‎①油脂的氢化(油脂的硬化)‎ 经硬化制得的油脂叫人造脂肪，也称硬化油。如油酸甘油酯与H2发生加成反应的化学方程式为 ‎②水解反应(以硬脂酸甘油酯为例写出化学方程式)‎ ‎3．氨基酸、蛋白质 ‎(1)氨基酸的结构与性质 ‎①氨基酸的组成和结构：氨基酸是羧酸分子烃基上的氢原子被氨基取代的化合物。官能团为—COOH和—NH2。‎ α氨基酸结构简式可表示为。‎ ‎②氨基酸的化学性质 a．两性(以为例)‎ 与盐酸反应的化学方程式：‎ b．成肽反应 多种氨基酸分子间脱水以肽键相互结合，可形成蛋白质。‎ ‎(2)蛋白质的结构与性质 ‎①组成与结构 a．蛋白质含有C、H、O、N、S等元素。‎ b．蛋白质是由氨基酸组成的，通过缩聚反应产生，蛋白质属于天然有机高分子化合物。‎ ‎②性质 a．水解：在酸、碱或酶的作用下最终水解生成氨基酸。‎ b．两性：具有氨基酸的性质。‎ c．盐析：向蛋白质溶液中加入某些浓的无机盐[如(NH4)2SO4、Na2SO4等]溶液后，可以使蛋白质的溶解度降低而从溶液中析出，为可逆过程，可用于分离和提纯蛋白质。‎ d．变性：加热、紫外线、X射线、强酸、强碱、重金属盐、一些有机物(甲醛、酒精、苯甲酸等)会使蛋白质变性，属于不可逆过程。可用于消毒、灭菌等。‎ e．颜色反应：含有苯环的蛋白质遇浓硝酸变黄色，该性质可用于蛋白质的检验。‎ f．蛋白质灼烧有烧焦羽毛的气味。‎ ‎(3)酶 ‎①绝大多数酶是一种蛋白质，易变性。‎ ‎②酶是一种生物催化剂，催化作用具有以下特点：‎ a．条件温和，不需加热；‎ b．具有高度的专一性；‎ c．具有高效催化作用。‎ ‎4．糖类、油脂、蛋白质的用途 正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)。‎ ‎(1)糖类、油脂、蛋白质均只含有C、H、O三种元素。 (　　)‎ ‎(2)葡萄糖可以发生酯化反应和加氢还原反应。 (　　)‎ ‎(3)淀粉和纤维素的通式均为(C6H10O5)n，二者互为同分异构体。 (　　)‎ ‎(4)糖类、油脂、蛋白质都是高分子化合物，都能发生水解反应。‎ ‎ (　　)‎ ‎(5)植物油能使酸性KMnO4溶液和溴水褪色是因为油中含有双键。‎ ‎ (　　)‎ ‎(6)高温消毒、酒精消毒的原理是使蛋白质变性。 (　　)‎ ‎(7)纤维素在人体内可水解为葡萄糖，故可用作人体的营养物质。 (　　)‎ ‎(8)酯类物质在碱性条件的水解反应称为皂化反应。 (　　)‎ 答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√　(6)√　(7)×　(8)×‎ ‎⊙考法1　基本营养物质的组成、结构、性质及应用 ‎1．下列说法正确的是(　　)‎ A．木材纤维和土豆淀粉遇碘水均显蓝色 B．利用粮食酿酒经历了淀粉→葡萄糖→乙醇的化学变化的过程 C．向两份蛋白质溶液中分别滴加饱和NaCl溶液和CuSO4溶液，均有固体析出，此固体加水均溶解 D．氯水和乙醇溶液杀菌消毒的原理相同 B　[A项，木材纤维遇I2不变蓝；C项，CuSO4使蛋白质变性，蛋白质失去活性，不再溶于水中；D项，氯水为氧化消毒，乙醇是变性消毒，原理不同。]‎ ‎2．为检验淀粉水解的情况，进行如下图所示的实验，试管甲和丙均用60～80 ℃的水浴加热5～6 min，试管乙不加热。待试管甲中的溶液冷却后再进行后续实验。‎ 实验1：取少量甲中溶液，加入新制氢氧化铜悬浊液，加热，没有砖红色沉淀出现。‎ 实验2：取少量乙中溶液，滴加几滴碘水，溶液变为蓝色，但取少量甲中溶液做此实验时，溶液不变蓝色。‎ 实验3：取少量丙中溶液加入NaOH溶液调节至碱性，再滴加碘水，溶液颜色无明显变化。‎ 下列结论错误的是(　　)‎ A．淀粉水解需要在催化剂和一定温度下进行 B．欲检验淀粉是否完全水解，最好在冷却后的水解液中直接加碘 C．欲检验淀粉的水解产物具有还原性，可在水解液中加入新制氢氧化铜悬浊液并加热 D．若用唾液代替稀硫酸，则实验1可能出现预期的现象 C　[实验甲与乙、甲与丙都是对照实验，前者探究温度的影响，后者探究催化剂的影响，通过对照实验可知A正确；因为I2可与NaOH发生反应I2＋2NaOH===NaI＋NaIO＋H2O，故用I2检验淀粉时，不能有NaOH存在，B正确；用新制Cu(OH)2悬浊液检验水解产物的还原性时，必须在碱性环境中进行，故在水解液中先加NaOH中和稀硫酸至碱性后，再加入新制Cu(OH)2悬浊液并加热，C错误；若用唾液代替稀硫酸，则不必加碱中和，直接加入新制Cu(OH)2悬浊液，加热即可出现预期现象，D正确。]‎ ‎3．下列说法正确的是(　　)‎ A．在紫外线、饱和Na2SO4、CuSO4溶液、福尔马林等作用下，蛋白质均会发生变性 B．油脂属于高分子化合物，是混合物 C．在一定条件下，氨基酸之间能发生反应，合成更加复杂的化合物 D．检验淀粉在稀硫酸催化条件下水解产物的方法是：取适量水解液于试管中，加入少量新制Cu(OH)2悬浊液，加热，观察是否有红色沉淀生成 C　[A项，饱和Na2SO4溶液可使蛋白质发生盐析，而在紫外线、CuSO4溶液、福尔马林等作用下，蛋白质均会发生变性；B项，油脂相对分子质量较小，不属于高分子化合物；C项，氨基酸含有氨基、羧基，可发生取代、缩聚反应，可生成二肽、多肽或蛋白质；D项，淀粉是在酸性条件下水解，葡萄糖和新制Cu(OH)2悬浊液反应必须在碱性条件下，所以要用新制Cu(OH)2悬浊液检验葡萄糖时要先中和酸，否则无法成功。]‎ ‎4．直链型的不饱和油酸(C17H33COOH)与蔗糖反应可以制得非天然油脂，其反应示意图如下所示(注：图的反应式不完整)：‎ 则下列说法不正确的是(　　)‎ A．甘油和蔗糖在一定条件下都可以发生消去反应 B．天然油脂、蔗糖、非天然油脂都能发生水解反应 C．该非天然油脂与氢氧化钠溶液共热，可以发生皂化反应，水解后的产物可与溴的四氯化碳溶液反应 D．植物油、非天然油脂都可以与H2发生加成反应 C　[非天然油脂不属于油脂，即在碱性条件下的水解反应不是皂化反应。]‎ 注意：①检验部分水解剩余淀粉时必须直接取水解液。‎ ‎②检验水解生成的葡萄糖时，水解液必须加NaOH至碱性再加新制Cu(OH)2悬浊液或银氨溶液检验。‎ ‎⊙考法2　氨基酸的两性与缩合缩聚 ‎5．已知氨基酸可发生如下反应：‎ 且已知：D、E的相对分子质量分别为162和144，可发生物质转化关系，如下图所示：‎ ‎(1)写出B、D的结构简式：B_____________________________、‎ D_______________________________________________________。　　　　　　　　　‎ ‎(2)写出C→E的化学方程式：__________________________________‎ ‎___________________________________________________________。‎ ‎(3)写出C→D的化学方程式：________________________________‎ ‎___________________________________________________________。‎ ‎(4) 缩合可形成________种二肽。‎ ‎(5) 分别与盐酸和NaOH溶液反应的离子方程式为______，‎ ‎___________________________________________________________。‎ 解析：根据题意氨基酸与HNO2作用生成羟基酸，故C为，根据D、E的相对分子质量可确定C的脱水原理。‎ ‎(4)相同氨基酸间脱水各形成1种二肽，不同氨基酸间脱水形成2种二肽，共4种。‎ 答案：(1) ‎ ‎(1)2种不同氨基酸脱水可形成4种二肽(相同分子之间形成2种，不同分子之间形成2种)。‎ ‎(2)分子间或分子内脱水成环 考点二| 有机高分子及其合成 ‎1．有机高分子化合物的组成和结构 ‎(1)单体：能够进行聚合反应形成高分子化合物的低分子化合物。‎ ‎(2)链节：高分子化合物中化学组成相同、可重复的最小单位。‎ ‎(3)聚合度：高分子链中含有链节的数目。‎ 如合成聚乙烯CH2—CH2的单体为CH2===CH2，链节为—CH2CH2—，聚合度为n。‎ ‎2．高分子材料的分类及性质 ‎3．合成方法 ‎(1)加聚反应 ‎③混合加聚类：两种或两种以上单体加聚 ‎⊙考法1　高分子的结构与性质 ‎1．(2019·沈阳模拟)下列对聚丙烯的描述，错误的是(　　)‎ A．聚丙烯的分子长链是由C—C键连接而成的 B．聚丙烯的分子长链上有支链 C．聚丙烯的结构简式为 D．等质量的聚丙烯和丙烯充分燃烧时，耗氧量：前者大于后者 D　[聚丙烯与丙烯的原子组成比相同，等质量时燃烧耗O2量相同。]‎ ‎2．(2019·太原模拟)下列说法不正确的是(　　)‎ A．高吸水性树脂属于功能高分子材料 B．食品包装袋、食物保鲜膜等材料的主要成分是聚乙烯 C．人造纤维、合成纤维和光导纤维都是有机高分子化合物 D．高分子化合物的结构大致可以分为线型结构、支链型结构和网状结构三类 C　[A项，高吸水性树脂属于功能高分子材料，正确；B项，食品包装袋、食物保鲜膜的成分是聚乙烯，正确；C项，光导纤维的成分是SiO2，属于无机物，错误；D项，高分子化合物的结构大致可以分为线型结构、支链型结构和网状结构三类，正确。]‎ ‎⊙考法2　高分子的合成与单体的判断 ‎3．关于下列三种常见高分子材料的说法正确的是(　　)‎ A．顺丁橡胶、涤纶和酚醛树脂都属于天然高分子材料 B．顺丁橡胶的单体结构简式为CH3—C≡C—CH3‎ C．涤纶是对苯二甲酸和乙二醇通过缩聚反应得到的 D．酚醛树脂的单体是苯酚和甲醇 C　[A项，三种高分子均不是天然的；B项，顺丁橡胶的单体为CH2===CH—CH===CH2；D项，酚醛树脂的单体为苯酚和甲醛。]‎ ‎4．填写下列单体或高分子化合物的结构简式。‎ ‎(1)CH2===CH—CN的聚合物为________。‎ ‎(2)CH2===CH—CH===CH2的聚合物为________。‎ ‎(3)的单体为 ‎___________________________________________________________。‎ ‎(4)________的单体是和HO(CH2)2OH。‎ ‎(5) 的单体是________。‎ ‎(6) 的单体是________和________。‎ 答案：(1) ‎ 课堂反馈　真题体验 ‎1．(2018·全国卷Ⅰ，T8，有改动)下列说法错误的是(　　)‎ A．蔗糖、果糖和麦芽糖均为双糖 B．酶大都是一类具有高选择催化性能的蛋白质 C．植物油含不饱和脂肪酸酯，能使Br2/CCl4褪色 D．淀粉和纤维素水解的最终产物均为葡萄糖 A　[果糖为单糖，A项错误；酶大都是一种蛋白质，具有较高活性和选择性，B项正确；植物油中含有碳碳双键，能与溴的四氯化碳溶液发生加成反应，从而使之褪色，C项正确；淀粉和纤维素水解的最终产物均为葡萄糖，D项正确。]‎ ‎2．(2017·全国卷Ⅱ，T7)下列说法错误的是(　　)‎ A．糖类化合物也可称为碳水化合物 ‎ B．维生素D可促进人体对钙的吸收 C．蛋白质是仅由碳、氢、氧元素组成的物质 D．硒是人体必需的微量元素，但不宜摄入过多 C　[A对：糖类化合物可称为碳水化合物。‎ B对：维生素D可促进人体对钙的吸收。‎ C错：蛋白质中一定含有碳、氢、氧、氮元素，有些蛋白质还含硫、磷等元素。‎ D对：硒是人体必需的微量元素，但是微量元素的摄取不宜过多。]‎ ‎3．(2018·全国卷Ⅱ，T36节选)‎ 以葡萄糖为原料制得的山梨醇(A)和异山梨醇(B)都是重要的生物质转化平台化合物。E是一种治疗心绞痛的药物。由葡萄糖为原料合成E的路线如下：‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)葡萄糖的分子式为________。‎ ‎(2)A中含有的官能团的名称为________________________________。‎ ‎(3)由B到C的反应类型为____________________________________。‎ ‎(4)C的结构简式为__________________________________________。‎ ‎(5)由D到E的反应方程式为__________________________________‎ ‎___________________________________________________________。‎ 解析：(1)葡萄糖是一种重要的单糖，其分子式为C6H12O6。(2)根据A的结构简式可知A中含有的官能团为羟基。(3)由B和C的结构简式可知该反应为酯化反应或取代反应。(4)由C的分子式可知，B中只有一个羟基发生取代反应，因此可得C的结构简式。(5)在NaOH溶液作用下发生水解反应生成和CH3COONa，其化学方程式为＋NaOH―→＋CH3COONa。‎ 答案：(1)C6H12O6　(2)羟基　(3)取代反应 ‎(4)‎ ‎(5)‎ ‎4．(2016·全国卷Ⅰ)秸秆(含多糖类物质)的综合利用具有重要的意义。下面是以秸秆为原料合成聚酯类高分子化合物的路线：‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)下列关于糖类的说法正确的是________。(填标号)‎ a．糖类都有甜味，具有CnH2mOm的通式 b．麦芽糖水解生成互为同分异构体的葡萄糖和果糖 c．用银镜反应不能判断淀粉水解是否完全 d．淀粉和纤维素都属于多糖类天然高分子化合物 ‎(2)B生成C的反应类型为________。‎ ‎(3)D中的官能团名称为________，D生成E的反应类型为________。‎ ‎(4)F的化学名称是________，由F生成G的化学方程式为________。‎ ‎(5)具有一种官能团的二取代芳香化合物W是E的同分异构体，0.5 mol W与足量碳酸氢钠溶液反应生成44 g CO2，W共有________种(不含立体异构)，其中核磁共振氢谱为三组峰的结构简式为________。‎ ‎(6)参照上述合成路线，以(反，反)2,4己二烯和C2H4为原料(无机试剂任选)，设计制备对苯二甲酸的合成路线 ‎___________________________________________________________‎ ‎___________________________________________________________。‎ 解析：a选项，不是所有的糖都有甜味，如纤维素等多糖没有甜味，也不是所有的糖都具有CnH2mOm的通式，如脱氧核糖的分子式为C5H10O4‎ ‎，所以说法错误；b选项，麦芽糖水解只生成葡萄糖，所以说法错误；c选项，如果淀粉部分水解生成葡萄糖，也可以发生银镜反应，即银镜反应不能判断溶液中是否还含有淀粉，因此只用银镜反应不能判断淀粉水解是否完全，所以说法正确；d选项，淀粉和纤维素都属于多糖类天然高分子化合物，所以说法正确。‎ ‎(2)B生成C的反应是酸和醇生成酯的反应，属于取代(或酯化)反应。‎ ‎(3)通过观察D分子的结构简式，可判断D分子中含有酯基和碳碳双键；由D生成E的反应为消去反应。‎ ‎(4)F为分子中含6个碳原子的二元酸，名称为己二酸，己二酸与1,4丁二醇发生缩聚反应，其反应的化学方程式为 ‎ ‎ ‎(5)W为二取代芳香化合物，因此苯环上有两个取代基，0.5 mol W与足量碳酸氢钠溶液反应生成44 g CO2，说明W分子结构中含有两个羧基，还有两个碳原子，先将两个羧基和苯环相连，如果碳原子分别插入苯环与羧基间，有一种情况，如果两个取代基分别在苯环的邻、间、对位，有3种同分异构体；如果2个碳原子只插入其中一个苯环与羧基之间，有—CH2CH2—和—CH(CH3)—两种情况，两个取代基分别在苯环上邻、间、对位，有6种同分异构体；再将苯环上连接一个甲基，另一个取代基为一个碳原子和两个羧基，即—CH(COOH)2，有一种情况，两个取代基分别在苯环的邻、间、对位，有3种同分异构体；因此共有12种同分异构体，其中核磁共振氢谱为三组峰的结构简式为。‎ ‎(6)由题给路线图可知，己二烯与乙烯可生成环状烯，环状烯可转化为对二甲苯，用高锰酸钾可将对二甲苯氧化为对苯二甲酸，所以其合成路线为：‎ 答案：(1)cd　(2)取代反应(酯化反应)‎ ‎(3)酯基、碳碳双键　消去反应　(4)己二酸