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2019-2020年高二化學教案葡萄糖 蔗糖 人教版 教學目標 1．了解葡萄糖的物理性質和重要化學性質——還原性。 2．了解葡萄糖對人體的重要性及其他重要用途。 3．常識性介紹葡萄糖的制法。 4．通過葡萄糖開鏈型結構簡式的推導，進一步認識性質反映結構，根據性質實驗推測物質結構的化學思想方法。 教學過程 【講述】能源是當代全人類面臨的幾個重大而緊迫的問題之一。我們已經學習過三種最重要的化石能源（礦物能源）——煤、石油和天然氣，它們跟人類的生產和生活關系密切。另一類跟我們每個人的生存、溫飽息息相關的三種最重要的生物能源或人體能源是糖類、脂肪和蛋白質。我們現在開始學習和研究在自然界分布極廣的一種有機物——糖類的一些基礎知識。 [評注：從學生已學習過的化石能源入手，引出生物能源，使學生樹立能源意識。從舊知引入新知也易激發(fā)學生的學習興趣和積極性。] 【板書】糖類 【講述】請同學們說出自己知道的帶糖字的物質。（盡可能讓學生舉例，如白糖、紅糖、蜜糖、糖果、葡萄糖。） （先對同學舉出的糖，從純凈物、混合物的角度加以區(qū)分，并思考它們是不是屬于化學中的糖類。） 帶糖字的物質如葡萄糖、果糖、蔗糖（展示樣品）屬于糖類，不帶糖字的物質，如淀粉、纖維素（展示淀粉、棉花、濾紙等樣品）也屬于糖類，而且是很重要的糖類。它們的化學內涵我們將分別學習。 糖類習慣上叫碳水化合物。為什么這樣稱呼呢？（可讓同學顧名思義地猜測。）因為化學家最初發(fā)現的糖類化合物都是由碳、氫和氧三種元素組成的，而且其中氫和氧的原子數之比跟水的組成相同。于是，誤認為糖類是碳的水化物，并用通式Cn(H2O)m表示。人類的認識總是不斷發(fā)展的。后來發(fā)現，有些糖如鼠李糖（C6H12O5）、脫氧核糖（C5H10O4）等化合物分子中的氫和氧的原子數的比不是2∶1。許多分子式符合Cn(H2O)m通式的化合物，例如甲醛（CH2O）、乙酸（C2H4O2）、乳酸（C3H6O3），卻不屬于糖類?？梢姡妓衔镞@個名稱并不確切，但因沿用已久，目前還在使用，只是已失去它的原意。 糖類一般分為單糖（最簡單的糖）、低聚糖和多糖三類。糖通常按天然來源命名。例如，葡萄糖從葡萄汁中提取而得名，由甘蔗汁提取的糖叫蔗糖，由水果汁提取的糖叫果糖。 ［板書］ 我們首先研究最重要的單糖——葡萄糖。 【板書】一、葡萄糖 1．葡萄糖的物理性質 【展示】一瓶葡萄糖樣品 （請一位同學通過觀察和實驗，描述葡萄糖的物理性質，包括顏色、狀態(tài)、味道，在水中和無水乙醇中的溶解性，并適當地跟果糖、白糖對比。注意表述的準確性和實驗操作的規(guī)范性。） 葡萄糖是白色晶體，有甜味，易溶于水而難溶于乙醇。 從甜味看，果糖＞蔗糖＞葡萄糖 【講述】葡萄糖是有機物，為什么易溶于水而難溶于乙醇呢？這跟葡萄糖的分子結構有關。 【板書】2．葡萄糖的分子式和結構簡式 【討論】通過下列事實推導葡萄糖的分子式和結構簡式。（出示小黑板） （1）把葡萄糖和鎂粉按適當比例混合加熱，得到黑色炭粉、白色的氧化鎂粉末和氫氣。 （2）葡萄糖的相對分子質量是180，其中含碳40％，含氫6.7％，含氧53.3％。 （3）lmol葡萄糖能跟5mol乙酸酐[(CH3CO)2O]相互完全反應，生成lmol五乙酸葡萄糖酯和5mol乙酸。 （4）葡萄糖能發(fā)生銀鏡反應，跟堿性氫氧化銅懸濁液共熱時得到紅色沉淀。 （5）葡萄糖用鈉汞齊還原后得到正己六醇。 （要求：①從每一事實中得出一個結論。②綜合以上各實驗，得出整體結論。③寫出事實（3）、（4）的化學反應方程式。先個人思考，再相互討論。） （抽同學回答，由其他同學作出評價，或進行補充、糾正。） 師：根據哪些事實推出葡萄糖的分子式？ 生：事實（1）說明，葡萄糖由碳、氫和氧三種元素組成。根據事實（2），l分子葡萄糖中含碳原子（18040％）/12=6個，含H原子（1806.7％）/1=12個，含氧原子（18053.3％）/16=6個。所以，葡萄糖的分子式是C6H12O6。（計算思路可以多種多樣。） 師：再根據哪些事實推出葡萄糖的結構簡式？試寫出它的結構簡式。 生：事實（3）說明1個葡萄糖分子里有5個羥基。事實（4）說明，葡萄糖分子里含有醛基。事實（5）說明，葡萄糖分子有直鏈結構，5個羥基分別連接在5個碳原子上。（插問：5個羥基為什么分別連在5個碳原于上？讓學生思考回答后指出：兩個羥基連接在同一個碳原子上一般是不穩(wěn)定的，易脫去一分子水而變成碳基。） 綜合分析，葡萄糖的結構簡式是 【板書】CH2OH—CHOH—CHOH—CHOH—CHOH—CHO 或CH2OH（CHOH）4CHO 師：寫結構簡式必須符合價鍵規(guī)則。有機化合物中碳原子跟其他原子通常形成4個共價鍵，這一點十分重要。 從葡萄糖的結構簡式看出，它是一種多羥基醛。糖類從結構上看，一般是多羥基醛或多羥基酮（例如果糖），或者是能水解生成多羥基醛或多羥基酮的化合物（例如淀粉）。 葡萄糖易溶于水，難溶于純乙醇，這跟分子的極性有關。 上述推導表明，實驗方法是研究物質性質和結構的基本方法。性質反映結構，可以由物質的性質推測物質的可能結構。 [評注：根據實驗事實，由計算和邏輯推理推導葡萄糖的結構式，再根據葡萄糖的結構推測它的性質。這是研究物質的性質和結構的重要方法，也是認識事物本質的一種思維方式。在元素化合物知識的教學中要抓住這一方法。] 師：上述事實反映葡萄糖有哪些重要化學性質？ 生：（還原性、酯化反應。歸結到官能團的特性。） 【板書】3．葡萄糖的還原性 【復習】回憶乙醛的銀鏡反應和還原氫氧化銅的實驗。銀鏡反應實驗成敗的關鍵是什么？ （要求答出：①銀氨溶液的配制：在AgNO3溶液中逐滴加入氨水，邊加邊振蕩試管，至最初出現的沉淀剛好消失為止。②試管必須十分潔凈。③反應在堿性環(huán)境中進行。） 【閱讀】教材上有關葡萄糖銀鏡反應和還原氫氧化銅的演示實驗部分。 【實驗】抽兩位同學上講臺，分別演示這兩個實驗。另抽兩位同學板書有關反應的化學方程式。 （1）CH2OH(CHOH)4CHO＋2[Ag(NH3)2]+＋2OH-→ CH2OH(CHOH)4COOH＋2Ag↓＋H2O＋4NH3 （2）CH2OH(CHOH)4CHO＋2Cu(OH)2→ CH2OH(CHOH)4COOH+ Cu2O↓+2H2O 【討論】讓其他同學對實驗操作和化學方程式書寫予以評價。 【板書】4．葡萄糖的重要性和用途 【講述】葡萄糖的銀鏡反應長期應用于制作鏡子、熱水瓶膽和保溫杯膽的鍍銀工藝。 葡萄糖對人體及其活動至關重要，它是人體所需能量（包括維持體溫的熱量）的主要來源。人饑餓時或劇烈運動后，有時心里發(fā)慌，喝一杯葡萄糖水能很快定心安神。因為喝進的葡萄糖可以較快地升高已降低的血糖（即葡萄糖）水平，使它恢復正常值。病人手術后或進食困難的病人，需要注射葡萄糖營養(yǎng)劑或葡萄糖生理鹽水。喪失體內自我調節(jié)血糖水平的人會得糖尿?。ㄑ撬竭^高，使尿液中含有葡萄糖）。血糖水平大致是個常數，過高、過低都危害健康。 【思考】聯(lián)系生物學的有關知識，葡萄糖在人體內釋放能量的化學原理是什么？寫出反應的化學方程式。 【講述】葡萄糖在體內釋放能量的化學原理，是血液中的葡萄糖（即血糖）跟血紅蛋白輸送的氧氣發(fā)生放熱反應。 C6H12O6（s）＋6O2（g）→6CO2（g）＋6H2O（l）＋2804kJ 在體內，這一反應是逐步緩慢進行的。葡萄糖放出的能量，既能維持體溫，又使多余的葡萄糖變成新的貯能物質，其中之一是脂肪。 葡萄糖還可用作生產維生素C、味精和葡萄糖酸鈣（一種抗皮膚過敏藥劑）的原料。印染和制革工業(yè)還可用它作還原劑。 【板書】5．葡萄糖的制取 【講述】葡萄糖廣泛存在于動植物體內，除葡萄和血液外，植物的根、莖、葉、花中都或多或少含有它。在蜂蜜里，人和動物的淋巴液、脊髓液里也都含有葡萄糖。葡萄糖的需求量很大，天然葡萄糖遠遠滿足不了需要。那么，工業(yè)上是怎樣制取葡萄糖的呢？ 工業(yè)上通常用淀粉催化水解法制取葡萄糖。 過去采用硫酸等無機酸作催化劑，需在加壓下進行，不但生產成本高，而且效率較低，質量也不很高。受人體內淀粉水解的啟示，現在采用生物催化水解法（酶水解法）制取，成本降低了，效率和質量卻大大提高。所以，生物模擬法是工業(yè)生產的一個重要方向。 后面我們將學習其他重要的糖類，請做好預習。 【作業(yè)】怎樣檢驗某人是否患有糖尿??？請設計一個最簡單的實驗方案。 （課本習題略。） 教學說明 本課重視充分利用化學事實，通過觀察實驗現象、思考、推理等方法，引導學生推導出物質的結構，再以物質的結構指導對物質性質的學習。最后，根據物質的性質，確定物質的用途，使學生獲得較系統(tǒng)的知識。教師注意引導學生充分利用已有的知識和化學事實積極思維，使學生在學習中接受科學思維方法的熏陶，同時受到內因是變化的根據，外因是變化的條件這一辯證唯物主義的教育。 本課的另一特點是重視跟實際結合。教學時盡可能使葡萄糖的知識跟生產、生活相聯(lián)系，以激發(fā)學生的學習興趣，又有利于知識的理解和運用，有助于發(fā)展學生的智能和創(chuàng)造意識。 教案示例 葡萄糖的結構和性質 　　 教學目標 1．掌握葡萄糖的結構簡式和葡萄糖的主要性質。 2．通過實驗推導葡萄糖結構簡式，培養(yǎng)學生觀察、分析和推斷能力。 3．通過分析葡萄糖結構跟性質的關系，對學生進行辯證唯物主義觀點的教育。 教學過程 師：葡萄糖的相對分子質量是180，其中含碳40％，氫6.7％，其余是氧。求它的分子式。 （學生計算，得出葡萄糖的分子式，由此引入新課。） 【板書】單糖 一、葡萄糖（C6H12O6）的結構和性質 （一）物理性質 【實驗】觀察試管里的葡萄糖晶體。了解它的色、態(tài)后，倒入少量蒸餾水，觀察葡萄糖的溶解性，得出結論。 【板書】（一）物理性質：白色晶體，溶于水，有甜味。 （二）結構和化學性質 【實驗】 生：常溫下的現象是生成絳藍色溶液，說明葡萄糖分子里含有多個羥基。加熱時發(fā)生的現象是生成紅色沉淀，說明葡萄糖分子里有醛基。 師：通過實驗分析可知，葡萄糖是一種多羥基醛。那么官能團的數目是多少呢？已知下列實驗數據： 師：兩種反應物的物質的量的比是1∶1，說明分子里只有一個醛基，生成物是正己六醇。這說明除一個醛基被還原成一個羥基外，原來的葡萄糖分子里已有五個羥基。正說明六個碳原子以直鏈方式連接。請學生寫出結構簡式。 【板書】1．結構簡式 CH2OH—CHOH—CHOH—CHOH—CHOH—CHO或 CH2OH—（CHOH）4—CHO [評注：教學中推導葡萄糖結構式的過程，先引導學生從觀察實驗現象找出因果關系，進而得出相應結論，最后確定物質的結構式。這符合有機物結構推導的科學方法。] 2．化學性質 【說明】教師引導學生討論，葡萄糖含有醛基和多羥基，那么它可能有哪些化學性質，總結學生討論結果得出結論。 【板書】（l）醛基的還原性 【演示】 （水浴加熱，觀察現象。） 【板書】 （2）醛基的氧化性 （3）多羥基的反應 ①跟新制的氫氧化銅在常溫下生成絳藍色溶液。 ②發(fā)生酯化反應，生成五乙酸葡萄糖酯。 （4）人體內氧化反應 C6H12O6（s）+6O2（g）→6CO2（g）＋6H2O（l）＋2804kJ 師：本節(jié)課重點是一個結構式，四個表示性質的化學方程式。 （練習略。） 【演示】用新鮮的葡萄汁滴入新制的氫氧化銅溶液里，加熱，出現紅色沉淀。 請學生解釋這一現象，寫出有關的化學方程式。 （課本習題略。） 專家評注 本節(jié)課依據教學大綱和學生情況，把握住恰當的知識數量和深度。教學時從實驗現象入手，經思考導出物質結構，再由結構到重要性質，有利于學生對知識的學習和科學方法的訓練，學生的能力同時有所發(fā)展。這種課堂設計容易使學生興趣盎然，也易產生教和學共鳴的效果。這是創(chuàng)設課堂教學最佳意境的重要途徑。 相關練習 1.葡萄糖是單糖的主要原因是 A.在糖類物質中含碳原子最少 B.不能水解成更簡單的糖 C.分子中有一個醛基 D.分子結構最簡單 答案：B 2.在酸性條件下，可以水解生成相對分子質量相同的兩種物質的有機物是 A.蔗糖 B.麥芽糖 C.乙酸乙酯 D.甲酸乙酯 答案：AD 3.在a g冰醋酸、甲醛、葡萄糖、甲酸甲酯、果糖的混合物中，碳元素的質量分數為 A.30% B.40% C.50% D.數據不全，無法計算 答案：B 4.實驗中都必須使用水浴加熱的一組實驗是 A.測定硝酸鉀的溶解度、制硝基苯B.制乙烯、制溴苯 C.蔗糖水解，制酚醛樹脂D.制乙酸乙酯，乙酸乙酯水解 答案：C 5.某有機物進行實驗鑒定，其結果如下：①有銀鏡反應 ②加入新制的Cu(OH)2無變化 ③加入鋅粒不反應 ④與含堿的酚酞溶液共熱，發(fā)現紅色褪去，則該有機物可能是 A.甲酸 B.葡萄糖 C.蔗糖 D.甲酸異丙酯 答案：D 6.玉米芯、甘蔗渣等在稀H2SO4作用下水解所得的木糖C5H10O5，屬于多羥基醛，木糖與濃H2SO4加 熱作用可生成糠醛 ，寫出木糖（結構簡式）生成糠醛的化學方程式。 解析：首先可從木糖聯(lián)想葡萄糖的結構，可以推知木糖的結構簡式：CH2—OH—(CHOH)3—CHO，所以從木糖生成糠醛時應符合：一要形成環(huán)狀結構，二要形成不飽和C==C雙鍵。所以脫水應該是： △ 答案：CH2OH—CH2OH—CHOH—CHOH—CHO +3H2O 7.A、B、C、D四種有機物，它們分子中C、H、O三種元素的質量比都是6﹕1﹕8。在通常狀況下，A是一種有刺激性氣味的氣體，對氫氣的相對密度為15，其水溶液能發(fā)生銀鏡反應；B的相對分子質量是A的6倍，B常用作制鏡工業(yè)的還原劑；C和D兩物質的蒸氣密度都是2.68 g/L（標準狀況），它們也互為同分異構體，但C的水溶液能使石蕊試液變紅，而D是不溶于水的油狀液體，具有水果香味。試寫出A、B、C、D的名稱和結構簡式。 解析：因四種物質分子中C、H、O三種元素的質量比都是6﹕1﹕8，C、H、O原子個數比為：﹕﹕=1﹕2﹕1，最簡式為CH2O。又因A的相對分子質量是152=30，是一種有刺激性氣味的氣體，水溶液能發(fā)生銀鏡反應，故A為甲醛。B的相對分子質量為306=180，分子式為C6H12O6，又因B常用作制鏡工業(yè)的還原劑，故B為葡萄糖。C、D的相對分子質量都是2.6822.4=60，分子式都是C2H4O2，C溶液顯酸性，D為油狀液體，故C為乙酸，D為甲酸甲酯。 答案：A.甲醛 B．葡萄糖 CH2OH ［CHOH ］4CHO C．乙酸 CH3COOH D.甲酸甲酯