2020届一轮复习人教版生命中的基础有机物合成高分子学案

2020届一轮复习人教版生命中的基础有机物合成高分子学案

第四节 生命中的基础有机物 合成高分子 考纲定位 要点网络 ‎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。‎ ‎ 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 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 C12H22O11＋H2O,C6H12O6＋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 ‎　丙氨酸　　　　　　　丙氨酸 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) 和甘氨酸()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)‎ ‎(4)4‎ 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)。‎ ‎(2)分子间或分子内脱水成环 ‎(3)氨基酸分子缩聚成高分子化合物 ‎ 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)纤维 ‎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)：‎ (—R为—H、—Cl、—CH3、、—CN等)。‎ b．聚1,3丁二烯类(橡胶)：‎ nCH2=== (—R为—H、—Cl、—CH3等)。‎ c．混合加聚类：两种或两种以上单体加聚 如：nCH2===CH—CH===CH2＋nCH2===CH—CN ‎。‎ d．聚乙炔类： (—R为—H、‎ ‎—Cl、—CH3、、—CN等)。‎ ‎(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 nHOCH2—CH2OH＋nHOOC—COOH nHOCH2—CH2—COOH b．聚氨基酸类：—NH2与—COOH间的缩聚 nH2N—CH2COOH＋(n－1)H2O。‎ nH2NCH2COOH＋ c．酚醛树脂类 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(　　)‎ ‎　顺丁橡胶 ‎　　　 涤纶 酚醛树脂 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(　　)‎ nII＋CHn===CH2CHCH2＋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 CH===CH—，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)‎ ‎(6)H2N—CH2—COOH　H2N—CH2CH2—COOH 根据高分子结构找单体的思维模板 ‎(1)加聚产物：⇒‎ CH===CH2、CH2===CH—CH===CH2。‎ ‎(2)缩聚产物：⇒‎ HOOCCOOH、HOCH2CH2OH。‎ ‎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)‎ ‎(3)酯基、碳碳双键　消去反应　(4)己二酸 ‎(5)12　HOOCH‎2CCH2COOH ‎(6)‎