2021届高考化学（江苏专用）一轮教师用书：专题11第4单元　生命活动的物质基础　合成高分子化合物

第四单元　生命活动的物质基础　合成高分子化合物

生命活动的物质基础

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Cm(H2O)n，所以糖类也叫“碳水化合物”。

③分类

注意：①糖类的通式不一定均为Cm(H2O)n，如鼠李糖的分子式为C6H12O5，符合Cm(H2O)n的有机物不一定为糖类，如乙酸C2H4O2。

②糖类不一定甜，如淀粉；甜的物质不一定是糖类，如糖精。

(2)单糖——葡萄糖、果糖

①组成和分子结构

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

C12H22O11＋H2OC6H12O6＋C6H12O6

蔗糖　　　　　　　　葡萄糖　　果糖；

C12H22O11＋H2O2C6H12O6

麦芽糖　　　　　　　　葡萄糖。

(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

(C6H10O5)n＋nH2OnC6H12O6

淀粉　　　　　　　　　葡萄糖；

(C6H10O5)n＋nH2OnC6H12O6

纤维素　　　　　　　　葡萄糖。

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)

a．酸性条件——制高级脂肪酸

；

b．碱性条件——皂化反应

。

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：

，

与NaOH溶液反应的化学方程式：

。

b．成肽反应

两分子氨基酸缩水形成二肽

。

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酶是一类生物催化剂，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

◎命题点1　基本营养物质的结构、性质及应用

1．判断下列说法正误(正确打“√”，错误打“×”)

(1)淀粉水解制葡萄糖不属于取代反应。 (　　)

(2)油脂与浓NaOH反应制高级脂肪酸钠不属于取代反应。 (　　)

(3)木材纤维和土豆淀粉遇碘水均显蓝色。 (　　)

(4)食用花生油和鸡蛋清都能发生水解反应。 (　　)

(5)油脂皂化反应得到高级脂肪酸盐与甘油。 (　　)

(6)向淀粉水解后所得水解液中滴加碘水，溶液未变蓝色，说明淀粉没有发生水解。     (　　)

(7)磨豆浆的大豆富含蛋白质，豆浆煮沸后蛋白质变成了氨基酸。 (　　)

[答案]　(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)√　(6)×　(7)×

2．下列有关基本营养物质的说法中正确的是(　　)

A．吃馒头时越嚼越甜，是因为淀粉发生了水解反应

B．变质的油脂有难闻的哈喇味，是因为油脂发生了加成反应

C．人体中没有水解纤维素的酶，所以纤维素在人体中没有任何作用

D．牛奶中含有丰富的蛋白质，所以羊毛衫上的奶渍可以用加酶洗衣粉洗涤

[答案]　A

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．(2019·皖南八校联考)我国科学家在全球率先发现了有效治疗Ⅱ型糖尿病的神奇分子——非肽类分子激动剂(代号为Boc5，化学式为C54H52N4O16S2)，它的神奇之处在于能模拟人体内的某些大分子，促进人体的胰岛素分泌，发挥对血糖的调节作用，这一发现将为千百万Ⅱ型糖尿病患者解除病痛。下列有关说法正确的是    (　　)

A．Boc5中一定不含

B．葡萄糖、麦芽糖、蔗糖均能与新制氢氧化铜反应生成Cu2O

C．Boc5是高分子化合物

D．糖类的通式均满足(CH2O)n

[答案]　A

◎命题点2　氨基酸的两性与缩合、缩聚

5．(2016·天津高考)下列对氨基酸和蛋白质的描述正确的是(　　)

A．蛋白质水解的最终产物是氨基酸

B．氨基酸和蛋白质遇重金属离子均会变性

C．α­氨基丙酸与α­氨基苯丙酸混合物脱水成肽，只生成2种二肽

D．氨基酸溶于过量氢氧化钠溶液中生成的离子，在电场作用下向负极移动

[答案]　A

6．已知氨基酸可发生如下反应：＋HNO2―→＋H2O

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)   

(2)

(3)

＋H2O

(4)4

(5)

氨基酸分子之间的缩合与缩聚反应

(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)。

(3)氨基酸分子缩聚成高分子化合物

＋(n－1)H2O

有机高分子及其合成

1．有机高分子的组成与结构

高分子化合物是相对小分子而言的，简称高分子。大部分高分子化合物是由小分子通过聚合反应制得的，所以常被称为聚合物或高聚物。

(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。如CH3的单体为。

(2)链节：高分子化合物中化学组成相同、可重复的最小单位。如的链节为。

(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．有机高分子的合成反应——加聚反应与缩聚反应

(1)加聚反应

①定义：由不饱和的单体加成聚合生成高分子化合物的反应。

②产物特征：高聚物与单体具有相同的组成，生成物一般为线型结构。

③加聚反应类型

a．聚乙烯类(塑料纤维)：

b．聚1,3­丁二烯类(橡胶)：

(2)缩聚反应

①定义：单体间相互作用生成高分子化合物，同时还生成小分子化合物(如水、氨、卤化氢等)的聚合反应。

②产物特征：生成高聚物和小分子，高聚物与单体有不同的组成。

③缩聚反应类型

a．聚酯类：—OH与—COOH间的缩聚

◎命题点1　高分子的结构与性质

1．(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。]

2．(2019·北京高考)交联聚合物P的结构片段如图所示。下列说法不正确的是(图中表示链延长)(　　)

A．聚合物P中有酯基，能水解

B．聚合物P的合成反应为缩聚反应

C．聚合物P的原料之一丙三醇可由油脂水解获得

D．邻苯二甲酸和乙二醇在聚合过程中也可形成类似聚合物P的交联结构

D　[A项，由交联聚合物P的结构片段X、Y可判断其结构中含有酯基，因此聚合物P能水解，正确；B项，酯基是由羧基和醇羟基脱水生成的，因此聚合物P的合成反应为缩聚反应，正确；C项，油脂水解可生成丙三醇，正确；D项，乙二醇只含两个醇羟基，邻苯二甲酸和乙二醇在聚合过程不可能形成类似聚合物P的交联结构，错误。]

◎命题点2　高分子的合成与单体的确定

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．合成导电高分子化合物PPV的反应为

＋＋2nHI，则下列说法正确的是(　　)

A．PPV是聚苯乙炔

B．该反应为缩聚反应

C．PPV与聚苯乙烯的最小结构单元组成相同

D．1 mol PPV最多与4 mol H2发生反应

B　[聚苯乙炔的结构简式为，A错；聚苯乙烯的最小结构单元为，PPV的最小结构单元为，C错；1 mol PPV最多与4×2n mol H2反应，D错。]

5．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．(2018·浙江高考)下列说法正确的是    (　　)

A．油脂、糖类和蛋白质都能发生水解反应

B．油脂皂化反应可用硫酸作催化剂

C．淀粉溶液中加入硫酸，加热4～5 min，再加入少量银氨溶液，加热，有光亮银镜生成

D．福尔马林能使蛋白质发生变性，可用于浸制动物标本

[答案]　D

2．(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)