







高考化学一轮总复习优化设计 第十单元 第4节 生物大分子 合成高分子课件PPT
展开这是一份高考化学一轮总复习优化设计 第十单元 第4节 生物大分子 合成高分子课件PPT,共60页。PPT课件主要包含了必备知识自主预诊,③分类,②性质,HONP,脱氧核糖,U尿嘧啶,T胸腺嘧啶,核糖核苷酸,脱氧核糖核苷酸,细胞质等内容,欢迎下载使用。
1.列举典型糖类物质,能说明单糖、二糖和多糖的区别与联系,能探究葡萄糖的化学性质,能描述淀粉、纤维素的典型性质。2.辨识蛋白质结构中的肽键,能说明蛋白质的基本结构特点,能判断氨基酸的缩合产物、多肽的水解产物。分析说明氨基酸、蛋白质与人体健康的关系。3.辨识核糖核酸、脱氧核糖核酸中的磷酯键,能基于氢键分析碱基的配对原理。能说明核糖核酸、脱氧核糖核酸对于生命遗传的意义。
4.对单体和高分子进行相互推断,能分析高分子的合成路线,写出典型的加聚反应和缩聚反应的化学方程式。5.举例说明塑料、合成橡胶、合成纤维的组成和结构特点,列举重要的合成高分子化合物,说明它们在材料领域中的应用。6.参与营养健康、材料选择与使用、垃圾处理等社会性议题的讨论,并作出有科学依据的判断、评价和决策。
1.宏观辨识与微观探析:从官能团角度认识生物大分子、合成高分子的组成、结构、性质和变化,形成“结构决定性质”的观念,并从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题。2.证据推理与模型认知:具有证据意识,能对生物大分子、合成高分子的组成、结构及其变化提出可能的假设,并解释某些化学现象,揭示现象的本质和规律。
知识梳理1.糖类(1)糖类的定义和分类。①定义: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:含碳、氢、氧三种元素。大多数糖类化合物符合通式Cn(H2O)m,所以糖类也叫碳水化合物。
(2)单糖——葡萄糖、果糖、核糖与脱氧核糖。①组成和分子结构:
CH2OH(CHOH)4CHO
CH2OH(CHOH)3COCH2OH
②葡萄糖的化学性质:
(3)二糖——蔗糖和麦芽糖。
(4)多糖——淀粉与纤维素。①相似点:a.都属于高分子化合物,属于多糖,分子式都可表示为(C6H10O5)n;b.都能发生水解反应;c.都不能发生银镜反应。②不同点:a.结构不同;通式中n值不同;b.淀粉遇碘呈现特殊的蓝色。
2.氨基酸、蛋白质(1)氨基酸的结构与性质。①定义。羧酸分子中烃基上的氢原子被氨基取代后的产物。α-氨基酸的通式为 ,官能团为—NH2和—COOH。②氨基酸的性质。a.两性:甘氨酸与盐酸、NaOH溶液反应的化学方程式分别为HOOC—CH2—NH2+HCl→HOOC—CH2—NH3Cl,H2N—CH2—COOH+NaOH→H2N—CH2—COONa+H2O。
b.成肽反应:氨基酸在酸或碱存在的条件下加热,通过一分子的氨基与一分子的羧基间脱去一分子水,缩合形成含肽键的化合物叫做成肽反应。两分子氨基酸脱水形成二肽,如:
多种氨基酸分子间脱水以肽键相互结合,可形成蛋白质。
(2)蛋白质的组成、结构与性质。①组成与结构:a.蛋白质主要含有C、H、O、N、S等元素。b.蛋白质是由多种氨基酸分子按不同的排列顺序通过肽键相互结合形成的天然有机高分子化合物。
3.核酸(1)核酸的形成。
(2)核糖核酸(RNA)与脱氧核糖核酸(DNA)比较。
判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)淀粉水解制葡萄糖不属于取代反应。( )(2)大豆富含蛋白质,研磨豆浆煮沸后蛋白质变成了氨基酸。( )(3)淀粉、纤维素的分子式均为(C6H10O5)n,它们互为同分异构体。( )(4)向蛋白质溶液中加入(NH4)2SO4溶液会变性。( )(5)核酸是生物体进行生命活动的主要承担者。( )(6)核苷酸由一分子磷酸,一分子核糖和一分子碱基构成。( )(7)DNA和RNA的区别只是戊糖不同。( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)× (7)×
考向1 生物大分子的结构与性质【典例1】 (2020天津化学,3)下列说法错误的是( )A.淀粉和纤维素均可水解产生葡萄糖B.油脂的水解反应可用于生产甘油C.氨基酸是组成蛋白质的基本结构单元D.淀粉、纤维素和油脂均是天然高分子
答案 D 解析 淀粉和纤维素都是由葡萄糖单元组成的,完全水解产生葡萄糖,A项正确;油脂水解可生成高级脂肪酸和甘油,B项正确;氨基酸通过缩合反应生成蛋白质,C项正确;油脂不是高分子化合物,D项错误。
易错警示 (1)检验淀粉水解的产物能否发生银镜反应,首先要加碱中和为催化剂的酸,然后再加银氨溶液。(2)蛋白质的盐析是可逆的,蛋白质的变性是不可逆的。(3)油脂在碱性条件下的水解反应属于皂化反应,在酸性条件下的水解反应不属于皂化反应;小分子的酯在碱性条件下的水解反应不属于皂化反应。
对点演练1(2020北京海淀模拟)下列有关物质水解的说法不正确的是( )A.蛋白质水解的最终产物是氨基酸B.淀粉水解的最终产物是葡萄糖C.纤维素可在人体内水解成葡萄糖D.油脂水解产物之一是甘油
答案 C 解析 蛋白质是氨基酸缩聚形成的高分子化合物,蛋白质水解的最终产物是氨基酸,A项正确;淀粉水解的最终产物是葡萄糖,B项正确;人体内不含水解纤维素的酶,所以纤维素不能在人体中发生水解反应,C项错误;油脂的成分为高级脂肪酸的甘油酯,油脂水解生成高级脂肪酸和甘油,D项正确。
考向2 生物大分子的用途【典例2】 (2020北京顺义一模)生活处处有化学,下列说法正确的是( )A.食品中的淀粉和纤维素的组成都可用(C6H10O5)n表示,它们互为同分异构体B.棉、麻、丝、毛的燃烧产物都只有CO2和H2OC.在紫外线、饱和CuSO4溶液、福尔马林等作用下,蛋白质均会发生变性D.煎炸食物的花生油和牛油都是可皂化的饱和酯类
答案C 解析 淀粉和纤维素聚合度n不同,二者不互为同分异构体,A项错误;丝、毛的成分为蛋白质,含N元素,燃烧有含氮物质生成,而棉、麻的燃烧产物都只有CO2和H2O,B项错误;紫外线、饱和CuSO4溶液、福尔马林均使蛋白质发生变性,为不可逆反应,C项正确;花生油为不饱和高级脂肪酸甘油酯,牛油为饱和酯类,均可发生皂化反应,D项错误。
对点演练2(2020河北张家口模拟)下列生活常见用品中,有关物质的性质描述不正确的是( )
答案 A 解析 丙烯双键打开,发生聚合反应生成聚丙烯,所以聚丙烯不含双键,不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,A项错误;高级脂肪酸为弱酸,所以高级脂肪酸钠为强碱弱酸盐,溶液显碱性,B项正确;蔗糖为一分子葡萄糖和一分子果糖形成的二糖,所以蔗糖在酸或酶的作用下可水解生成葡萄糖和果糖,C项正确;阿胶为驴皮去毛后熬制而成的胶块,主要成分为蛋白质,在合适的酶的作用下蛋白质能够发生水解反应,生成氨基酸,D项正确。
考向2 糖类的水解程度及产物的判断【典例3】 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,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
答案 C 解析 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项正确;因为I2可与NaOH发生反应:I2+2NaOH==NaI+NaIO+H2O,故用I2检验淀粉时,不能有NaOH存在,B项正确;用新制Cu(OH)2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并加热,C项错误;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,加热即可出现预期现象,D项正确。
对点演练3某学生设计了如下实验方案用以检验淀粉水解的情况:
下列结论中正确的是( )A.淀粉尚有部分未水解B.淀粉已完全水解C.淀粉没有水解D.淀粉已发生水解,但不知是否完全水解
答案 D 解析 混合液中加入新制Cu(OH)2,加热至沸腾,有砖红色沉淀生成,说明淀粉已经水解;另取混合液加入碘水,由于混合液中含过量的NaOH,与I2反应导致无法判断是否水解完全。
深度指津 淀粉水解程度的判断方法(1)实验流程。
(2)实验现象及结论。
(3)注意问题。①检验淀粉时,必须直接取水解液加入碘水,不能取中和液,因为碘能与NaOH溶液反应。②淀粉、蔗糖的水解实验是用稀硫酸作催化剂,而其水解产物与银氨溶液反应或与新制Cu(OH)2反应的实验必须在碱性条件下进行,所以检验淀粉或蔗糖的水解产物时,应先在水解液中加入NaOH溶液至溶液呈碱性。
知识梳理1.高分子化合物的组成(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。(2)链节:高分子化合物中化学组成相同、可重复的最小结构单元。(3)聚合度:高分子中含有链节的数目。如
2.高分子化合物的合成方法(1)加聚反应:加成聚合反应简称加聚反应,是指不饱和单体通过 反应生成高分子化合物的反应,如生成聚氯乙烯的化学方程式为 。
(2)缩聚反应:缩合聚合反应简称缩聚反应,是由单体分子间通过缩合反应生成高分子,同时还生成小分子副产物(如水等)的聚合反应。例如己二酸与乙二醇之间的缩合聚合反应: +nHO(CH2)2OH 。
3.高分子化合物的分类
自我诊断1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)天然橡胶是高聚物,不能使溴水褪色。( )(2)为防止污染,可以将塑料购物袋直接烧掉。( )(3)天然橡胶的主要成分聚异戊二烯( )为纯净物。( )(4)酚醛树脂和聚氯乙烯都是热固性塑料。( )(5)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。( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)×
2.按要求完成下列反应的化学方程式并指出反应类型。(1)由对苯二甲酸与乙二醇合成涤纶。 , 。 (2)由2-氯-1,3-丁二烯合成氯丁橡胶。 , 。
考向1 合成高分子的结构与性质【典例1】 (2020浙江1月选考,15)下列关于 的说法正确的是( )A.该物质可由n个单体分子通过缩聚反应生成B.0.1 ml该物质完全燃烧,生成33.6 L(标准状况)的CO2C.该物质在酸性条件下水解产物之一可作汽车发动机的抗冻剂D.1 ml该物质与足量NaOH溶液反应,最多可消耗3n ml NaOH
答案 C 解析 A项,该物质应通过加聚反应得到,错误;B项,该物质为聚合物,0.1 ml该物质可以生成1.5n ml CO2,标准状况下为33.6n L,错误;C项,该物质在酸性条件下水解可生成乙二醇,乙二醇可作为汽车发动机的抗冻剂,正确;D项,1 ml酚酯可消耗2 ml NaOH,1个该物质分子中含有2个醇酯基和1个酚酯基,故1 ml该物质最多可以消耗4n ml NaOH,错误。
思路点拨 由加聚反应的反应特点可知,高聚物分子中的一个双键对主链的贡献仅有两个碳原子,而相隔一个单键的两个双键(—CH==CH—CH==CH—)对主链的贡献是四个碳原子,故在由加聚产物判断单体时,采用的方法可以简记为“遇双键四个碳,无双键两个碳”。
对点演练1(2020北京房山二模)不饱和聚酯(UP) 是生产复合材料“玻璃钢”的基体树脂材料。下图是基础化工原料合成UP流程:
下列说法不正确的是( )A.丙可被酸性KMnO4溶液直接氧化制单体1B.单体2可能是乙二醇C.单体1、2、3经缩聚反应制得UPD.调节单体的投料比,控制m和n的比值,可获得性能不同的高分子材料
解析 根据缩聚反应的高聚物与单体之间的关系可推知,不饱和聚酯(UP)的单体有三个,分别是HOCH2CH2OH、HOOCCH=CHCOOH、 ,那么可推知甲为CH2=CH—CH=CH2,与Br2/CCl4发生加成生成乙,乙的结构简式为CH2BrCH=CHCH2Br,乙发生水解反应生成丙HOCH2CH=CHCH2OH,丙与HBr发生加成反应生成HOCH2CH2CHBrCH2OH,再氧化生成丁,丁的结构简式为HOOCCH2CHBrCOOH,丁发生消去反应生成单体1,单体1的结构简式为HOOCCH=CHCOOH,另外两种单体为HOCH2CH2OH、 。
丙的结构简式为HOCH2CH=CHCH2OH,分子中的碳碳双键和羟基均能被酸性高锰酸钾溶液氧化,不能直接氧化制单体1,A项错误;由分析可知,单体2可能是乙二醇,B项正确;HOOCCH=CHCOOH、HOCH2CH2OH、
反应生成UP的同时还有水生成,所以发生的是缩聚反应,C项正确;调节单体的投料比,控制m和n的比值,可获得性能不同的高分子材料,D项正确。
考向2 高分子化合物的合成【典例2】 (2020山东青岛期末)薄荷油中含有少量α-非兰烃,其相对分子质量为136。根据如下转化,回答相关问题。
(1)α-非兰烃的结构简式为 。 (2)B中含有的官能团名称为 ,C→D的反应类型为 。 (3)C→H的反应方程式为 。 (4)写出符合下列条件的A的同分异构体: (写三种即可)。 ①含有4个—CH3 ②1 ml此同分异构体在碱性条件下水解需2 ml NaOH
(4)符合下列条件的A( )的同分异构体:①含有4个—CH3,②1 ml此同分异构体在碱性条件下水解需2 ml NaOH,则为酯类化合物,可能的结构简式为(CH3)3COOCCOOCH3、CH3OOCC(CH3)2COOCH3、CH3OOCC(CH3)2OOCCH3、CH3COOC(CH3)2OOCCH3(任写三种)。
对点演练2(2020北京东城二模)聚酰亚胺是一类非常有前景的可降解膜材料,其中一种膜材料Q的合成路线如图所示。
(1)A是芳香烃,A→B的化学方程式是 。 (2)B转化为C的试剂和条件是 。 (3)C中所含的官能团的名称是 。 (4)D可由C与KOH溶液共热来制备,C与D反应生成E的化学方程式是 。 (5)E→F的反应类型是 。
(6)G与A互为同系物,核磁共振氢谱有2组峰,G→H的化学方程式是 。 (7)H与F生成中间体P的原子利用率为100%,P的结构简式是 (写一种)。 (8)废弃的膜材料Q用NaOH溶液处理降解后可回收得到F和 (填结构简式)。
(2)B中苯环上的氢原子被硝基取代生成C,所以B转化为C的试剂和条件是浓硫酸、浓硝酸、加热。
(5)E中硝基被还原生成F中氨基,则E→F的反应类型是还原反应。
(7)H+F→P的原子利用率为100%,由已知信息ⅰ和H、F的结构简式可得P的结构简式。(8)废弃的膜材料Q用NaOH溶液处理降解后可回收得到F和
深度指津 单体与高聚物互推的方法聚合时找准结合点,反推单体时找准分离处,“结合点必为分离处”。1.由单体推断高聚物的方法(1)单烯烃型单体加聚时,“断开双键,键分两端,添上括号,n写后面”。
(2)共轭二烯烃型单体加聚时,“单变双,双变单,破两头,移中间,添上括号,n写后面”。
(3)分别含有一个双键的两种单体聚合时,“双键打开,中间相连,添上括号,n写后面”。
2.高聚物单体的推断方法推断单体时,一定要先判断是加聚产物还是缩聚产物,并找准分离处。(1)加聚产物的主链一般全为碳原子,按“凡双键,四个碳;无双键,两个碳”的规律画线断键,然后半键闭合、单双键互换。如 的单体为CH2==CH2和CH2==CHCN,
的单体为CH2==CHCH3和CH2==CH—CH==CH2。
1.糖类(1)同分异构体葡萄糖和果糖互为同分异构体;蔗糖和麦芽糖互为同分异构体。(2)还原性葡萄糖和麦芽糖均具有还原性。(3)水解反应蔗糖、麦芽糖、淀粉、纤维素均能发生水解反应。
2.蛋白质的性质(1)水解反应 (2)两性 (3)盐析 (4)变性 (5)显色反应 (6)灼烧实验3.合成高分子化合物的两种反应(1)加聚反应(2)缩聚反应
有机化合物的结构、性质与检验素养解读有机化合物的结构、性质与检验是高考必考内容,侧重考查典型有机化合物的结构、性质、用途与检验,同分异构体数目的判断,几种重要官能团及其对有机化合物性质的影响等,常结合新物质进行考查。建立结构决定性质的观念,培养证据推理的化学核心素养。
案例探究冠醚,是分子中含有多个—OCH2CH2—结构单元的大环多醚。常见的冠醚有15-冠-5、18-冠-6,冠醚的空穴结构对离子有选择作用,在有机反应中可作催化剂。20世纪60年代,美国杜邦公司的在研究烯烃聚合催化剂时首次发现冠醚。之后美国化学家和法国化学家从各个角度对冠醚进行了研究,首次合成了穴醚。为此,1987年、和共同获得了诺贝尔化学奖。
【典例1】 (2020河北“五个一”名校联盟联考)冠醚分子中有空穴,能够与金属离子形成稳定的络合物,该物质在有机工业中发挥着重要的作用。二环己烷并-18-冠-6(Ⅲ)的制备原理如图,下列相关说法错误的是( )
A.Ⅰ不能使酸性高锰酸钾溶液褪色B.能用Na鉴别Ⅰ和ⅢC.该反应是取代反应D.Ⅲ的一溴取代物有5种
解析 Ⅰ含有羟基,且与羟基相连的碳原子上有氢原子,可被酸性高锰酸钾溶液氧化,使酸性高锰酸钾溶液褪色,A错误;Ⅰ含有羟基,可与钠反应生成氢气,而Ⅲ与钠不反应,所以能用Na鉴别Ⅰ和Ⅲ,B正确;反应中—OH中的H被替代,为取代反应,C正确;Ⅲ结构对称,含有如图所示 5种H,则一氯代物有5种,D正确。
【典例2】 (2020广东佛山质检二)化合物c的制备原理如下:
下列说法正确的是( )A.该反应为加成反应B.化合物a中所有原子一定共平面C.化合物c的一氯代物种类为5种D.化合物b、c均能与NaOH溶液反应
解析 化合物a中氨基的氢原子和化合物b中氯原子结合,发生取代反应得到化合物c,A错误;化合物a中氨基氢原子不一定与苯环共面,B错误;化合物c中含有不同化学环境的氢原子有7种,分别为 ,则一氯代物有7种,C错误;化合物b、c中均含有官能团酯基,且c中含有肽键,均能与NaOH溶液发生水解反应,D正确。答案 D
方法规律1.涉及多官能团有机化合物题目的解题思路(1)多官能团有机化合物性质的确定步骤。第一步,找出有机化合物中所含的官能团,如碳碳双键、碳碳三键、醇羟基、羧基、酯基等;第二步,联想每种官能团的典型性质;第三步,结合选项分析对有机化合物性质描述的正误。
(2)定性分析——官能团、烃基与反应类型的关系。
2.进行有机化合物的检验、鉴别时常用的方法(1)依据水溶性鉴别。
(2)依据密度大小鉴别。
(4)依据官能团具有的特性鉴别。常见的试剂与方法见下表:
素养提升1.(2020广东茂名一模)甲基丙烯酸( )是合成橡胶的主要原料。下列说法正确的是( )A.分子中所有原子共平面B.与HCl反应生成两种有机化合物C.不能使酸性高锰酸钾溶液褪色D.与乙醇反应生成高分子化合物
答案 B 解析 甲基中的3个氢原子不可能共平面,A错误;甲基丙烯酸有碳碳双键,与HCl发生加成反应,氢原子和氯原子的加成方式有两种,故生成两种有机化合物,B正确;甲基丙烯酸有碳碳双键,易被酸性高锰酸钾溶液氧化,使酸性高锰酸钾溶液褪色,C错误;甲基丙烯酸可与乙醇发生酯化反应生成酯,产物不是高分子化合物,D错误。
2.(2020河北保定第二次模拟)化合物丙是一种医药中间体,可以通过如图反应制得。下列说法正确的是( )A.丙的分子式为C10H16O2B.甲的一氯代物有4种(不考虑立体异构)C.乙可以发生取代反应、加成反应、氧化反应D.甲、丙均不能使酸性高锰酸钾溶液褪色
答案 C 解析 由丙的结构简式可知,丙的分子式为C10H14O2,A错误;甲的分子中有3种不同化学环境的氢原子,则其一氯代物有3种(不考虑立体异构),B错误;乙的结构中含有碳碳双键和酯基,碳碳双键可以发生加成反应、氧化反应,酯基可以发生取代反应,C正确;甲、丙结构中均含有碳碳双键,能被酸性高锰酸钾溶液氧化,则均能使酸性高锰酸钾溶液褪色,D错误。
3.(2020湖北七市(州)教科研协作体联合考试)萜类化合物广泛存在于动植物体内,下列关于萜类化合物的说法错误的是( )A.c和b互为同分异构体B.c的分子式是C10H16OC.a、b、c均能发生加成反应D.a、b、c中共有三种官能团,且都可以使酸性高锰酸钾溶液褪色
答案 A 解析 根据b的结构简式,b的分子式为C10H14O,根据c的结构简式,c的分子式为C10H16O,它们分子式不同,因此b和c不互为同分异构体,A错误、B正确;a中含有碳碳双键,b中含有苯环,c中含有醛基,这些都能发生加成反应,C正确;a中官能团是碳碳双键,能被酸性高锰酸钾溶液氧化,b中官能团是羟基,苯环上含有甲基,能被酸性高锰酸钾溶液氧化成羧基,c中含有醛基,能被酸性高锰酸钾溶液氧化,D正确。
4.(2020江西新课程教学质量监测)科学家发现了在细胞层面上对新型冠状病毒(2019-nCV)有较好抑制作用的药物:雷米迪维或伦地西韦(RemdeSivir,GS—5734)、氯喹(Chlrquine,Sigma-C6628)、利托那韦(Ritnavir)。其中利托那韦(Ritnavir)的结构如下图,关于利托那韦说法正确的是( )A.能与盐酸或NaOH溶液反应B.苯环上一氯取代物有3种C.结构中含有4个甲基D.1 ml该结构可以与13 ml H2加成
答案 A 解析 利托那韦(Ritnavir)结构中含有肽键、酯基,在酸、碱条件下都能水解,A项正确;由于两个苯环不对称,苯环上的一氯取代物有6种,B项错误;根据结构简式可知,该结构中有5个甲基,C项错误;由于肽键、酯基的碳氧双键一般不参与氢气加成,苯环、碳碳双键、碳氮双键可与H2发生加成反应,所以1 ml该结构可以与3+3+2+2=10 ml H2加成,D项错误。
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