师:同学们好,今天我们来学习高二人教版化学选择性必修三第四章实验活动三——糖类的性质。本节课我们有四个学习目标:一是加深对葡萄糖、蔗糖和淀粉等代表性糖类物质性质的认识;二是通过实验认识糖类还原性的检验方法;三是认识多糖的水解反应条件及产物的检验方法;四是理解糖类结构与其性质的关系。
首先,我们进行本节课的第一个实验活动——葡萄糖、蔗糖、淀粉水溶性的对比。现在,请大家观看实验视频。
先取少量葡萄糖于试管中,它是无色晶体,加适量水充分振荡,观察其溶解状况。大家可以看到,葡萄糖完全溶于水,形成无色溶液。
再取少量蔗糖于试管中,蔗糖同样是无色晶体。加入适量水,充分振荡,观察溶解状况。可以看到,蔗糖也完全溶于水,形成无色溶液。
接着,取少量淀粉于试管中,淀粉是白色粉末状固体。加适量水充分振荡,大家可以看到,淀粉没有明显溶于冷水。接下来对试管进行加热,注意对比加热后淀粉的溶解状况,可以看到,加热后淀粉部分溶解,形成胶状淀粉糊。
通过这个实验现象,我们可以得出结论:葡萄糖、蔗糖易溶于冷水,而淀粉难溶于冷水,在热水中部分溶解,形成胶状的淀粉糊。
那为什么葡萄糖和蔗糖易溶于冷水,而淀粉难溶于冷水呢?这与三者的结构有关。有机物的水溶性规律是:碳链为疏水基,不利于有机物溶于水;羟基、醛基和羧基为亲水基,有利于有机物溶于水。一般来说,碳链短、亲水基多的有机物易溶于水;反之,碳链长、亲水基少的有机物难溶于水,而高分子的碳链很长,一般难溶于水。
请大家仔细看三者的结构式,我们可以发现,葡萄糖和蔗糖的碳链比较短,亲水基团多。比如葡萄糖,碳链有6个碳原子,却有5个羟基和1个醛基,所以葡萄糖易溶于水。而蔗糖的碳链有12个碳原子,却有8个亲水的羟基数,所以蔗糖也易溶于水。而淀粉是高分子,它碳链很长,一般难溶于水。
现在,请同学们根据结构简式预测果糖、麦芽糖、纤维素是否溶于水。
生:仔细观察三者结构简式,发现果糖的碳链有6个碳原子,有5个羟基数和1个酮基数;麦芽糖的碳链有12个碳原子,有8个亲水的羟基,所以果糖和麦芽糖都属于碳链短,亲水基多,应该易溶于水。再看纤维素,它和淀粉相似,是高分子,碳链很长,所以应该难溶于水。
师:同学们预测得都对。接下来我们进行第一个环节的小结:糖类的水溶性,单糖、二糖碳链短,亲水基团多,所以一般易溶于水,而淀粉、纤维素等高分子多糖碳链很长,一般难溶于水。
好,接下来我们进行本节课第二个实验活动——糖类还原性的检验。
第一个问题:如何用实验证明糖类是还原性糖?
可以利用糖类与弱氧化剂银氨溶液或者新制氢氧化铜悬浊液反应,两者现象都非常明显。前者我们又称作银镜反应,将装有糖类溶液与银氨溶液的混合液的试管置于水浴加热,如果试管内壁出现银镜,证明该糖类是还原性糖。将装有糖类溶液与新制氢氧化铜悬浊液的试管用酒精灯加热,如果出现砖红色沉淀,则证明该糖是还原性糖。
第二个问题:如何配置银氨溶液和新制氢氧化铜悬浊液呢?
我们先往试管中加入1毫升2%硝酸银溶液,然后一边逐滴加入2%稀氨水,一边振荡,直至最初产生的沉淀恰好溶解为止,这样就制得了银氨溶液。整个过程发生两个反应:第一个是硝酸银与一水合氨发生复分解反应,生成氢氧化银沉淀和硝酸铵;第二个反应是氢氧化银沉淀与过量的氨水发生反应,生成溶于水的氢氧化二氨合银以及水。氢氧化二氨合银就是银氨溶液的有效成分。
如何制备新制氢氧化铜悬浊液?先往试管中加入2毫升10%氢氧化钠溶液,滴加5滴5%硫酸铜溶液,得到新制的氢氧化铜。大家观察氢氧化钠和硫酸铜的用量,会发现氢氧化钠是过量的。在制备新制氢氧化铜悬浊液时,一定要注意保证氢氧化钠过量,使溶液为碱性环境。在此过程中发生的反应是氢氧化钠和硫酸铜发生复分解反应,生成氢氧化铜沉淀和硫酸钠。
接下来我们探究葡萄糖、蔗糖、淀粉是否属于还原性糖。先来看第一个实验视频——葡萄糖与银氨溶液的反应。
首先取一滴管硝酸银溶液于试管中,加入氨水,生成了白色沉淀,继续逐滴滴入氨水,并且不断振荡,直至沉淀恰好完全溶解为止,这样我们就制得了银氨溶液。再加入一滴管葡萄糖溶液,把混合液置于热水中进行水浴加热。大家注意观察实验现象,可以看到试管内壁逐渐形成一层银镜,这证明了葡萄糖具有还原性。
我们再来看第二个实验视频——葡萄糖与新制氢氧化铜的反应。
首先制备氢氧化铜悬浊液,往试管中滴入两滴管氢氧化钠溶液,再滴入5滴硫酸铜溶液,这样我们制得了新制的氢氧化铜悬浊液。再加入两滴管葡萄糖溶液,然后对试管进行加热。大家注意观察实验现象,可以看到有砖红色沉淀产生,证明了葡萄糖是还原性糖。
