2020版高考化学一轮复习(鲁科版)饮食中的有机化合物学案Word版

第2节饮食中的有机化合物

1．烃的衍生物

(1)定义：烃分子中的氢原子被其他原子或原子团所取代而生成的一系列化合物。如卤代烃、醇、羧酸、酯、氨基酸等。

(2)官能团：决定有机化合物化学特性的原子或原子团。

常见几种官能团名称和结构简式

(1)乙醇：写出相关的化学方程式

①与活泼金属(Na)发生置换反应：

2CH3CH2OH＋2Na―→2CH3CH2ONa＋H2↑。

②氧化反应——三种氧化反应

(2)乙酸：写出相关的化学方程式

4．乙醇、乙酸的有关实验探究

(1)Na投入乙醇中的现象是Na在乙醇液面以下上下浮动，且有气泡生成。剧烈程度不如Na与H2O反应剧烈，说明醇—OH比水—OH活性弱。

(2)乙醇的催化氧化

①实验过程

操作：如图所示。

现象：螺旋状铜丝交替出现红色和黑色，试管中散发出刺激性气味。

②反应原理

a ．从乙醇分子结构变化角度看：

脱去的两个H ：一个是—OH 上的H ，一个是与—OH 直接相连的碳原子上的H 。 b ．反应历程：

2Cu ＋O 2=====△2CuO(铜丝表面由红变黑)

③Cu 的作用：催化剂。

(3)乙酸与乙醇的酯化反应

①反应实质：乙酸中—COOH 脱—OH ，乙醇中—OH 脱—H ，形成酯和H 2O 。 ②浓硫酸的作用为：催化剂、吸水剂。

③反应特点

④装置(液—液加热反应)及操作

a ．大试管倾斜成45°角(使试管受热面积大)并在试管内加入少量碎瓷片，长导管起冷凝回流和导气作用。

b ．试剂加入顺序：乙醇→浓硫酸→乙酸。

⑤反应现象

饱和Na 2CO 3溶液液面上有油状物出现，具有芳香气味。

⑥提高产率的措施

a ．用浓硫酸吸水，使平衡向正反应方向移动。

b ．加热将酯蒸出，使平衡向正反应方向移动。

c ．可适当增加乙醇的量以提高乙酸的转化率，并使用冷凝回流装置。

⑦饱和Na 2CO 3溶液的作用为 中和乙酸，溶解乙醇，降低乙酸乙酯的溶解度，便于分层。

提醒：(1)酯化反应加热时要缓慢加热、防止反应物挥发；(2)导管不能插入Na 2CO 3溶液中，以防倒吸。

(3)乙酸、水、乙醇、碳酸分子中羟基氢的活泼性比较

①活泼性：CH 3COOH>H 2CO 3>H 2O>CH 3CH 2OH 。

②CH 3COOH 与Na 、NaOH 、Na 2CO 3、NaHCO 3均反应而CH 3CH 2OH 与Na 反应，不与NaOH 、Na 2CO 3、NaHCO 3反应。

5．酯

(1)概念：酯是由酸(羧酸或无机含氧酸)与醇反应生成的一类有机化合物。

(2)结构：一元酯的一般通式为 (R 和R ′为不同或相同的烃基，R 也可以为H)，其官能团为酯基()。

(3)物理性质：酯的密度一般小于水，并难溶于水，易溶于乙醇和乙醚等有机溶剂；酯可用作溶剂，也可用作制备饮料和糖果的香料；低级酯通常有芳香气味。

(4)化学性质：酯在酸性或碱性环境下，可以与水发生水解反应。如乙酸乙酯的水解： ①酸性条件下水解：CH 3COOC 2H 5＋H 2O H ＋

△

CH 3COOH ＋C 2H 5OH(可逆)。

②碱性条件下水解：CH 3COOC 2H 5＋OH －――→△CH 3COO －＋C 2H 5OH(进行彻

底)。(填离子方程式)

[应用体验]

1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)。

(1)烃的衍生物中含有官能团而烃中不含官能团。( )

(2)—OH 与OH －中电子数和质子数均相同。( )

(3)乙醇、乙酸中均含有—OH ，二者均与Na 、NaOH 反应。( )

(4)CH

3COOH ＋H 18O —C 2H 5浓硫酸

△CH 3COOC 2H 5＋H 182O 。( )

(5)除去乙酸乙酯中的乙醇和乙酸可用饱和Na 2CO 3溶液或NaOH 溶液除杂，然后分液。( )

(6)浓硫酸在乙酸与乙醇的酯化反应作催化剂和脱水剂作用。( )

答案：(1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)×

2．写出CH 2===CH 2制取乙酸乙酯的流程图(注明试剂和条件)。(已知

CH 3CHO ――→O 2催化剂

CH 3COOH) 答案：CH 2===CH 2――→H 2O 催化剂CH 3CH 2OH ――→O 2/Cu △CH 3CHO ――→O 2催化剂

CH 3COOH ―――――→CH 3CH 2OH 浓硫酸

CH 3COOCH 2CH 3。

考法1 乙醇、乙酸的结构与性质及应用

1．(2018·潍坊一模)下列说法中不正确的是( )

A ．乙醇与金属钠反应时，是乙醇分子中羟基中的O —H 键断裂

B ．检验乙醇中是否含有水，可加入少量无水硫酸铜，若变蓝则含水

C ．乙醇在一定条件下可氧化成CH 3COOH ，即羟基变成羧基

D ．乙醇、乙酸分子中均含—OH ，与Na 反应的现象相同

D [乙醇、乙酸分子中的—OH 活性不同，与Na 反应的现象不同，D 不正确。]

2．乙醇分子中各化学键如图所示，对乙醇在各种反应中的断键方式的说明不正确的是( )

A．和金属钠作用时，键①断裂

B．和CuO共热时，键①和③断裂

C．和乙酸、浓硫酸共热时，键②断裂

D．与O2反应时，全部键均断裂

C[和乙酸、浓硫酸共热时，发生酯化反应，键①断裂，C错误。]

3．将铜丝在空气中灼烧至红热后插入下列试剂中，铜丝质量与未灼烧前相比有什么变化？(填“变大”“变小”或“不变”)

(1)稀盐酸________。

(2)石灰水________。

(3)乙醇________。

(4)CO气体________。

答案：(1)变小(2)变大(3)不变(4)不变

考法2乙醇与乙酸的酯化反应实验探究

4．某学生在实验室制取乙酸乙酯的主要步骤如下：

①在大试管A中配制反应混合液；②按图甲所示连接装置(装置气密性良好)，用小火均匀加热大试管A 5～10 min；③待试管B收集到一定量产物后停止加热，撤去导管并用力振荡，然后静置待分层；④分离出乙酸乙酯层，洗涤、干燥。

图甲图乙

已知乙醇可以与氯化钙反应，生成微溶于水的CaCl2·6C2H5OH。

有关试剂的部分数据如下：

(1)配制反应混合液的主要操作步骤为______________________ ____________(不必指出液体体积)；制取乙酸乙酯的化学方程式为___________________________________________________________。

(2)步骤②中需要小火均匀加热，其主要原因之一是温度过高会发生副反应，另一个原因是__________________________________________

__________________________________________________________。

(3)写出步骤③中观察到的实验现象__________________________

_________________________________________________________

_______________________________________________________。

(4)分离出乙酸乙酯层后，一般用饱和CaCl2溶液洗涤。通过洗涤可除去的杂质是________(填名称)；干燥乙酸乙酯可选用的干燥剂为________(填字母)。

A．P2O5B．无水硫酸钠

C．碱石灰D．NaOH固体

(5)某化学课外小组设计了图乙所示的装置(图中铁架台、铁夹、加热装置均已略去)制取乙酸乙酯，与图甲装置相比，图乙装置的主要优点有________。

a．增加了温度计，有利于控制反应温度

b．增加了分液漏斗，能随时补充反应混合液

c．增加了冷凝装置，有利于收集产物

d．反应容器容积大，容纳反应物的量多

解析：(1)浓硫酸与乙醇或乙酸混合时，会放出大量的热。本实验配制反应混合液时，应先在大试管A中加入乙醇，然后分别慢慢加入浓硫酸和乙酸，边加边振荡试管。(2)本实验中的反应物乙醇和乙酸的沸点(分别是78.5 ℃和117.9 ℃)都比较低，若加热温度过高，乙醇和乙酸来不及反应就可能被蒸出，会降低原料的利用率。(4)用CaCl2除去少量的乙醇，用无水硫酸钠除去少量的水。不能选择P2O5、碱石灰或NaOH固体等干燥剂，以防乙酸乙酯在酸性(P2O5遇水生成酸)或碱性条件下发生水解。(5)比较两套装置的不同之处：图乙装置有温度计、分液漏斗、冷凝管，答题时抓住这三个方面即可。d项不正确，因为容纳液体的量多，在本题中并

不能体现出其优点。

答案：(1)在大试管A 中加入乙醇，再分别慢慢加入浓硫酸和乙酸，边加边振

荡试管使之混合均匀 CH 3COOH ＋C 2H 5

OH 浓硫酸△

CH 3COOC 2H 5＋H 2O

(2)反应物中乙醇、乙酸的沸点较低，若用大火加热，大量反应物会随产物蒸发而损失

(3)试管B 中的液体分为上下两层，上层为无色油状液体，可闻到水果香味，下层为红色液体，振荡后颜色变浅，有气泡产生

(4)乙醇 B

(5)abc

[拓展链接]

(1)水浴加热：银镜反应(温水浴)、乙酸乙酯的水解(70～80 ℃水浴)、蔗糖的水解(热水浴)；其优点为恒温加热且受热均匀。若需100 ℃以上，需用油浴等加热。

(2)冷凝回流应注意

当需要使被汽化的物质重新流回到反应容器中时，可通过在反应容器的上方添加一个长导管达到此目的(此时空气是冷凝剂)，若需要冷凝的试剂沸点较低，则需要在容器的上方安装冷凝管，常选用球形冷凝管，此时冷凝剂的方向是下进上出。

考点二| 基本营养物质——糖类、油脂、蛋白质

1．糖类、油脂、蛋白质的组成

提醒：(1)葡萄糖与果糖、蔗糖与麦芽糖均互为同分异构体；(2)淀粉与纤维素不是同分异构体，因通式中的n 值不同。

2．糖类、油脂、蛋白质的性质

(1)糖类

①葡萄糖(五羟基醛)

②双糖(蔗糖、麦芽糖)

在稀酸催化下发生水解反应，如1 mol 蔗糖水解生成1 mol 葡萄糖和1 mol 果糖，1 mol 麦芽糖水解生成2 mol 葡萄糖。

③多糖(淀粉、纤维素)

在稀酸催化下发生水解反应，水解的最终产物是葡萄糖。

淀粉遇碘(I 2)变蓝色，可用碘液检验淀粉。

(2)油脂

①结构可表示为

②油脂的水解反应

a ．酸性条件：油脂＋水――――→稀硫酸高级脂肪酸＋甘油；

b ．碱性条件——皂化反应

油脂＋NaOH ――→水高级脂肪酸钠＋甘油。

③油脂的氢化或硬化―→硬化油

油(液态) ――――→加H 2还原脂肪(固态)。

(3)蛋白质的性质

提醒：(1)轻金属盐(或铵盐)溶液能使蛋白质发生盐析，蛋白质凝聚而从溶液中析出，盐析出来的蛋白质仍保持原有的性质和生理活性，盐析是物理过程，是可逆的；(2)重金属盐溶液，不论是浓溶液还是稀溶液，均能使蛋白质变性，变性后的蛋白质不再具有原有的可溶性和生理活性，变性是化学变化，是不可逆的。

3．糖类、油脂、蛋白质的用途

(1)糖类物质是绿色植物光合作用的产物，是动植物所需能量的重要来源；葡萄糖是重要的工业原料，主要用于食品加工、医疗输液、合成药物等；纤维素可用于造纸，制造纤维素硝酸酯、纤维素乙酸酯、黏胶纤维等。

(2)油脂提供人体所需要的能量，等质量的糖类、油脂、蛋白质完全氧化时，油脂放出的热量最多。油脂用于生产高级脂肪酸和甘油。

(3)蛋白质是人体必需的营养物质，在工业上有很多用途，动物的毛、皮、蚕丝

可制作服装，酶是一类特殊的蛋白质，是生物体内重要的催化剂。

[深度归纳]营养物质的几点认识误区

(1)糖类化学式不一定均符合C n(H2O)m，如鼠李糖(C6H12O5)；有些符合C n(H2O)m 通式的有机物也不是糖类，如甲醛(HCHO)、乙酸(CH3COOH)等。

(2)糖类物质不一定都有甜味，如纤维素；有甜味的物质不一定是糖类，如甘油。

(3)糖类不一定均是高分子，也不一定均水解。

(4)油脂属于高级脂肪酸甘油酯，但不是高分子化合物，其水解反应不一定是皂化反应。

(5)蛋白质的盐析和变性的变化不同。盐析是物理变化，可逆；变性是化学变化，不可逆。

[应用体验]

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溶液和溴水退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、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．(2019·衡水模拟)鉴别淀粉、蛋白质、葡萄糖水溶液，依次可分别使用的试剂和对应的现象正确的是()

A．碘水，变蓝色；新制Cu(OH)2悬浊液，砖红色沉淀；浓硝酸，变黄色

B．浓硝酸，变黄色；新制Cu(OH)2悬浊液，砖红色沉淀；碘水，变蓝色

C．新制Cu(OH)2悬浊液，砖红色沉淀；碘水，变蓝色；浓硝酸，变黄色

D．碘水，变蓝色；浓硝酸，变黄色；新制Cu(OH)2悬浊液，砖红色沉淀

D[①淀粉遇碘单质变蓝，可利用碘水鉴别淀粉溶液；②蛋白质遇浓硝酸变黄，可用浓硝酸鉴别蛋白质溶液；③葡萄糖溶液在碱性条件下与新制Cu(OH)2悬浊液共热生成砖红色沉淀。]

3．(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。] 考法2淀粉水解的实验探究

4．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I 2可与NaOH 发生反应I 2＋2NaOH===NaI ＋NaIO ＋H 2O ，故用I 2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。]

[思维建模] 判断淀粉水解程度实验模板

(1)实验流程

淀粉―――――→20%H 2SO 4水解液―――――→NaOH 溶液中和液(呈碱性)

碘水 银氨溶液

现象A现象B

(2)实验现象及结论

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。

专项突破(25)多官能团有机物的多重性

常见官能团的主要性质及反应类型

1．屠呦呦因对青蒿素的研究而获得诺贝尔生理学或医学奖，青蒿素可以青蒿酸(键线式如图所示)为原料合成，下列关于青蒿酸的说法中正确的是( )

A ．分子式为C 15H 24O 2

B ．属于芳香族化合物

C ．能发生取代反应和加成反应

D ．分子中所有原子可能共平面

C [根据青蒿酸的结构简式可知，其分子式为C 15H 22O 2，A 项错误；青蒿酸分子结构中没有苯环，不属于芳香族化合物，B 项错误；青蒿酸分子结构中含有碳碳双键，能发生加成反应，含有羧基，能发生酯化反应(取代反应)，C 项正确；青蒿酸分子中含有—CH 3等结构，所有原子不可能共平面，

D 项错误。]

2．(2018·广东五校一诊)俗称“一滴香”的有毒物质被人食用后会损伤肝脏，还能致癌，“一滴香”的键线式如图所示，下列说法正确的是( )

A ．1 mol 该有机物最多能与3 mol H 2发生加成反应

B ．该有机物的一种芳香族同分异构体能发生银镜反应

C ．该有机物的分子式为C 7H 6O 3

D ．该有机物能发生取代、加成和水解反应

A [1 mol 该有机物含有2 mol 碳碳双键、1 mol 碳氧双键，故最多能与3 mol H 2发生加成反应，A 项正确；该有机物的芳香族同分异构体中不可能含有醛基，

不能发生银镜反应，B项错误；该有机物的分子式为C7H8O3，C项错误；该有机物不含酯基，不含卤素原子，因此不能发生水解反应，D项错误。] 3．(2018·唐山一模)咖啡酸具有止血功效，存在于多种中药中，其结构简式为

，下列说法不正确的是()

A．咖啡酸可以发生取代、加成、氧化、酯化、加聚反应

B．1 mol咖啡酸最多能与5 mol H2反应

C．咖啡酸分子中所有原子可能共面

D．蜂胶的分子式为C17H16O4，在一定条件下可水解生成咖啡酸和一种一元醇A，则醇A的分子式为C8H10O

B[咖啡酸中含有羧基，能发生取代反应、酯化反应，含有苯环、碳碳双键，能发生加成反应，含有碳碳双键，能发生氧化反应、加聚反应，A项正确；1 mol 咖啡酸中含有1 mol苯环、1 mol碳碳双键，故最多能与4 mol H2发生反应，B项错误；苯乙烯中所有原子能够共平面，而咖啡酸可以看做2个—OH取代苯乙烯苯环上的2个H，—COOH取代乙烯基中的1个H，故咖啡酸分子中所有原子可能共平面，C项正确；根据酯的水解反应：酯＋H2O―→羧酸＋醇，知C17H16O4＋H2O―→C9H8O4＋醇A，则醇A的分子式为C8H10O，D项正确。]

课堂反馈真题体验

1．(2018·全国卷Ⅰ，T8改编)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退色

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，从而使之退色，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．(2018·全国卷Ⅰ，T 9)在生成和纯化乙酸乙酯的实验过程中，下列操作未涉及的是( )

A B C D

D [A 项装置用于制备乙酸乙酯，B 项装置用于除去乙酸乙酯中的乙酸、乙醇(纯化)，C 项装置用于分离乙酸乙酯，D 项装置用于蒸发浓缩或蒸发结晶。只有D 项操作在制备和纯化乙酸乙酯的实验中未涉及。]

3．(2016·全国卷Ⅲ，T 8)下列说法错误的是( )

A ．乙烷室温下能与浓盐酸发生取代反应

B ．乙烯可以用作生产食品包装材料的原料

C ．乙醇室温下在水中的溶解度大于溴乙烷

D ．乙酸与甲酸甲酯互为同分异构体

A [A 项，乙烷和浓盐酸不反应。

B 项，乙烯发生加聚反应生成聚乙烯，聚乙烯可作食品包装材料。

C 项，乙醇与水能以任意比例互溶，而溴乙烷难溶于水。

D 项，乙酸与甲酸甲酯分子式相同，结构不同，两者互为同分异构体。]

4．(2015·全国卷Ⅱ，T 8)某羧酸酯的分子式为C 18H 26O 5，1 mol 该酯完全水解可得到1 mol 羧酸和2 mol 乙醇，该羧酸的分子式为( )

A ．C 14H 18O 5

B ．

C 14H 16O 4 C ．C 16H 22O 5

D ．C 16H 20O 5

A [由1 mol 酯(C 18H 26O 5)完全水解可得到1 mol 羧酸和2 mol 乙醇可知，该酯为二元酯，分子中含有2个酯基(—COO —)，结合酯的水解反应原理可得“1 mol

C 18H 26O 5＋2 mol H 2O ――→水解1 mol 羧酸＋2 mol C 2H 5OH ”，再结合质量守恒定律推

知，该羧酸的分子式为C 14H 18O 5。]