李忠霞 张毅
糖类属于基本营养物质之一,是一切生命活动的基础,其重要作用不言而喻.高考以生产生活中糖类的应用为试题情境,落实科学探究与社会责任的化学学科核心素养.本文通过例题分析高考中有关糖类的核心考点,以期提高解答此类试题的准确率.
1 糖的组成与分类
例1 (2019年江苏卷)糖类是人体所需的重要营养物质.淀粉分子中不含的元素是().
A.氢B.碳C.氮D.氧
淀粉属于多糖,分子组成为(C6H10O5)n ,不含N 元素.故答案选C.
考点梳理1)糖类的组成与结构.糖类是由C、H、O3种元素组成的有机物,由于大多数糖的分子式可用Cn(H2O)m 表示,故习惯称之为碳水化合物,但并不是所有的糖都符合这样的通式.例如,鼠李糖(C6H12O5)、脱氧核糖(C5H10O4)等.同样,符合这样通式的也不一定是糖.例如,甲醛(HCHO)、乙酸(CH3COOH)等.糖类结构是含有多羟基的醛或多羟基的酮,以及能水解生成多羟基醛或多羟基酮的物质.
2)糖的分类.糖类可以分为单糖、二糖、多糖.单糖不能水解,如葡萄糖、果糖,分子式都是C6H12O6.葡萄糖是含有多羟基的醛,果糖是含有多羟基的酮,它们互为同分异构体.二糖指可以水解生成2个单糖的糖,如蔗糖、麦芽糖,分子式都是C12H22O11,它们也互为同分异构体.麦芽糖由2个葡萄糖分子失去1分子水缩合而成,分子中还含有1个醛基,具有还原性,与蔗糖互为同分异构体.淀粉、纤维素能水解生成多个单糖,故称为多糖.淀粉和纤维素的分子通式相同,但结构不同.即使是单一的淀粉或者纤维素,其组成的n值也不同,故它们都属于混合物.
变式1 下列说法正确的是().
A.(2018 年全国卷)蔗糖、果糖和麦芽糖均为双糖
B.(2020年天津卷)淀粉、纤维素和油脂均是天然高分子
C.(2020年6月浙江卷)根据纤维在火焰上燃烧产生的气味,可以鉴别蚕丝与棉花
D.(2018年浙江卷)在酒化酶的作用下葡萄糖水解为乙醇和二氧化碳
果糖不能再发生水解,属于单糖,选项A 错误.淀粉和纤维素都是天然高分子,而油脂不属于高分子,选项B错误.蚕丝主要成分是蛋白质,灼烧时有烧焦羽毛的气味,而棉花属于纤维素,灼烧时基本没有气味,选项C正确.在酒化酶的作用下葡萄糖被分解为乙醇和二氧化碳,属于氧化还原反应,而非水解反应,葡萄糖不能水解生成其他的糖,选项D错误.答案为C.
2 糖的性质与用途
例2 (2020年北京卷)淀粉在人体内的变化过程如图1所示.
下列说法不正确的是().
A.n<m
B.麦芽糖属于二糖
C.③的反应是水解反应
D.④的反应为人体提供能量
淀粉在加热、酸或淀粉酶作用下发生分解和水解时,将大分子的淀粉先转化为小分子的中间物质———糊精,故n>m ,选项A 错误.麦芽糖在一定条件下水解为2个单糖,属于二糖,选项B正确.
过程③为麦芽糖生成葡萄糖的反应,是水解反应,选项C正确.④的反应为葡萄糖分解为二氧化碳和水的过程,并为人体提供能量,选项D正确.答案为A.
考点梳理1)结构决定性质,性质决定用途,某些糖属于多羟基的醛或多羟基的酮,因此具有醇、醛或者酮的性质.
2)葡萄糖的结构简式为
官能团有—OH 和—CHO,因此具有醛和醇的性质.例如,葡萄糖在碱性条件下于新制的Cu(OH)2 悬浊液中加热至沸腾,产生砖红色沉淀,或者在碱性条件下与银氨溶液水浴加热,试管内壁产生一层光亮的银镜.这两个反应称为葡萄糖的特征反应,医疗上常用于检验糖尿病患者的尿中葡萄糖的含量.但要注意砖红色沉淀的产生和银镜的出现都要在碱性条件下.
3)淀粉的特征反应是其在常温下遇碘(I2)变蓝,淀粉水解一般是在H2SO4 的催化作用下,其产物为葡萄糖.利用淀粉和葡萄糖的特征反应可以判断淀粉的水解程度.要检验水解产物葡萄糖先用碱液中和水解液中作催化剂的H2SO4;而检验淀粉则不能在碱性条件下进行,因为I2 遇碱会发生反应生成含碘化合物,含碘化合物不能使淀粉变蓝色.
变式2 (双选)下列说法不正确的是().
A.(2020年天津卷)淀粉和纤维素均可水解产生葡萄糖
B.(2018年浙江卷)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
C.(2022年浙江卷)麦芽糖、葡萄糖都能发生银镜反应
D.(2019年浙江卷)甲烷、苯、葡萄糖均不能使溴水或酸性高锰酸钾溶液褪色
淀粉和纤维素都属于多糖,两者水解的最终产物都为葡萄糖,选项A 正确.淀粉在硫酸作为催化剂作用下水解,而在碱性条件下通过银镜反应检验其水解产物,因此在检验之前必须要有中和酸性的过程,选项B错误.麦芽糖、葡萄糖均含有醛基,所以都能发生银镜反应,选项C 正确.葡萄糖为多羟基醛,含有醛基,能使溴水或者酸性高锰酸钾溶液褪色,甲苯也可被酸性高锰酸钾氧化而使其褪色,选项D错误.答案为B、D.
纵观近几年的高考试题可以发现,有关糖类的高频考点有糖的分类、葡萄糖的结构与性质、多糖的水解,特别是淀粉的水解产物的检验,延伸而来的是葡萄糖的特征反应,另外核糖也逐渐成为考查热点,应引起足夠的重视.