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第3章 重要的有機化合物
第3節 飲食中的有機化合物
人類為了維持生命和保護健康，必須攝取食物。油脂、糖類和蛋白質是食物含有的主要營養物質，它們對人類的生命活動有著極其重要的作用。
酒(主要成分為乙醇)、食醋(主要成分為乙酸)等則是人們經常使用的調味品，它們會使食物的味道更加鮮美。無論油脂糖類和蛋白質，還是乙醇和乙酸，都是有機化合物。
我們所攝取的食物是非常豐富的:有面食，有米飯: 有魚肉，有蔬菜;有水果，有飲料……
你知道油脂、糖類和蛋白質主要含在哪些食物中嗎 這些物質的組成和結構有什么特點
聯想·質疑
為什么它們對人類的生命活動有非常重要的意義
你對酒的主要成分乙醇和食醋的主要成分乙酸有哪此認識
乙醇
乙醇 俗稱酒精，是酒類的主要成分。它是無色透明、具有特殊香味的液體;比水輕，20C時的密度為0.789 gcm-3; 熔點為-117.3C，沸點為78.5C，易揮發;能與水以任意比例互溶，能溶解多種無機化合物和有機化合物，是優良的有機溶劑。
乙醇分子可以看成是乙烷分子中的一個氫原子被-OH原子團取代而形成的。
乙醇的結構式為
結構簡式為CH3CH2OH或C2H5OH。乙醇分子中含有-OH原子團，這個原子團稱為羥基。
乙醇燃燒能產生大量的熱，與甲烷一樣，也是一種優良的燃料
固體酒精
固體酒精是一種白色凝膠狀固體，由酒精與酷酸鈣
[(CH 3 COO)2Ca]飽和溶液混合而成。
固體酒精攜帶方便，火焰溫度高，無有害氣體生成，常用于餐館或野外就餐。
身邊的化學
乙醇的一些化學性質
實驗目的探究乙醇的化學性質。
實驗用品無水乙醇，酸性KMnO4 溶液，金屬鈉，銅絲;試管，試管夾，燒杯，量簡，玻璃片，火柴，小刀，濾紙，酒精燈
活動·探究
實驗方案實施
【實驗1】向燒杯中加入約2m 無水乙醇，點燃，觀察現象
【實驗2】向試管中加入約2mL無水乙醇，取一根光潔的銅絲繞成螺旋狀，
置于酒精燈外焰上加熱，然后伸入無水乙醇中，反復幾次，觀察銅絲的變化并聞一聞液體的氣味。
【實驗3】向試管中加入約2mL 酸性KMnO,溶液，滴入數滴無水乙醇，振蕩，觀察現象。
【實驗 4】向試管中加入約2mL 無水乙醇，再放入一小塊金屬鈉，觀察現象，檢驗生成的氣體。
實驗記錄
討論 以上實驗說明乙醇具有哪些化學性質
實驗 實驗現象 結論
1
2
乙醇燃燒能產生大量的熱。與甲烷一樣，乙醇也是一種優良的燃料。
乙醇不僅能燃燒，而且在一定條件下能被氧化成乙醛
乙醇能使酸性 KMnO4 溶液褪色，反應的實質是乙醇被高錳酸鉀氧化。
乙醇能與金屬鈉反應生成乙醇鈉并放出氫氣:
乙醇
可用做燃料、造酒原料、有機溶劑和化工原料等，
醫院里則用75%(體積分數)的乙醇溶液殺菌、消毒。
過量飲酒的危害與酒精檢測
人們飲用的酒是由糧食或水果釀造而成的。各種酒都含有一定量的乙醇。酒中乙醇的體積分數，稱為酒的度數:1°表示100 mL酒中含有1 mL乙醇。
身邊的化學
乙醇進入人體內，一部分被小腸吸收，通過血液循環進入肝臟，在肝臟中被氧化成乙醛、乙酸，最終被氧化成二氧化碳和水，釋放出能量。過量飲酒，人體肝臟一時無法使乙醇、乙醛和乙酸等全部轉化，血液中高濃度的乙醇將減緩大腦中信使分子的有效傳遞，影響判斷力。
長期過量飲酒，會使人發胖，還會損傷肝臟:血液中高濃度的乙醒還能致癌并容易導致心血管病急性發作。因此，青少年不應飲酒，機動車駕駛員嚴禁酒后駕車。
讓駕車員呼出的氣體接觸載有經過硫酸酸化處理的三氧化鉻( CrO3)的硅膠，可測出呼出的氣體中是否含有乙醇及乙醇含量的高低。如果呼出的氣體中含有乙醇蒸氣，乙醇會被三氧化鉻氧化成乙醛，同時橙紅色的三氧化鉻被還原成綠色的硫酸鉻。
工業酒精含有對人體有害的甲醇(CH3OH)，甲醇會使人中毒昏迷、眼睛失明甚至死亡，因此禁止用工業酒精配制飲用酒和調味用的料酒。
“酒駕”的檢驗
交警檢驗機動車駕駛員是否“酒駕”時，通常使用酒精檢測儀。一種傳統的酒精檢測儀原理如下:人體呼出的氣體與檢測儀內的重鉻酸鉀(K2Cr2O7)接觸，如果呼出氣體中有乙醇蒸氣，乙醇會被重鉻酸鉀氧化成乙醛，同時橙紅色的重鉻酸鉀被還原成綠色的硫酸鉻[Cr 2(SO4)3]。
根據是否變色及顏色的變化程度，可測出呼出氣體中是否有乙醇及乙醇含量的高低。目前常用的是燃料電池型呼氣酒精檢測儀。它的原理為:呼出氣體中若有乙醇蒸氣，則在乙醇被催化氧化成二氧化碳(或乙醛)和水的過程中會釋放出化學能，化學能經電化學裝置轉化為電能，用電壓表測量其電壓，示數越高，則乙醇濃度越高。
乙酸
乙酸是食醋的主要成分，普通的食酷中含3%~5%(質量分數)的酸。所以乙酸俗稱醋酸。
乙酸在自然界里分布很廣,在動物的組織內、排泄物和血液中都存在著乙酸。許多微生物可以將有機化合物通過發酵轉化為乙酸。
乙酸是一種有強烈刺激性氣味的無色液體，沸點為117.9C，熔點為16.6C;當溫度低于16.6C時，乙酸就凝結成像冰一樣的晶體，所以無水乙酸又稱冰醋酸。
乙酸的結構式為
結構簡式CH3COOH
乙酸分子中含有結構簡式為
原子團，這個原子團稱為羚基(carboxyl)
探究乙酸的化學性質
實驗目的探究乙酸的化學性質，實驗用品冰醋酸，碳酸鈣，鋅粒，飽和 Na2CO3溶液，NaOH 溶液，酚酞溶液，石蕊溶液，無水乙醇、濃硫酸、冰醋酸的混合物，蒸餾水;試管，膠頭滴管，酒精燈，鐵架臺，鐵夾，導管，碎瓷片等。
活動·探究
實驗方案設計及實施
1.乙酸的酸性
乙酸在溶于水時能夠電離出 CH,COO - 和H + ，因而乙酸具有一定的酸性。請設計幾個實驗證明乙酸具有酸性。
2.乙酸與乙醇的反應
在試管中加入無水乙醇、濃硫酸、冰醋酸的混合物，再加入2~3塊碎瓷片。按圖 3-3-6所示連接裝置，用酒精燈小心均勻地加熱試管，將產生的氣體經導管通到飽和Na2CO3溶液的液面上。觀察發生的現象，聞一生成物的氣味。
思考：根據觀察到的實驗現象概括總結乙酸的化學性質
乙酸是一種常見的有機酸，它能使紫色的石蕊溶液變紅;能與活潑金屬、堿等物質發生反應，可以用來合成許多物質，是一種重要的化工原料。
乙酸的酸性比硫酸、鹽酸等酸的酸性弱。
乙酸能與乙醇發生反應，生成乙酸乙酯(ethyl acetate)和水。乙酸乙酯是一種無色透明、有香味的油狀液體。
像乙酸與乙醇這樣生成酯和水的反應稱為酯化反應。酯化反應是一類重要的有機化學反應。
1.向結有水垢[主要成分是， 的壺里或暖瓶里加入少量食醋(最好是醋酸)，浸泡一段時間后，再用水清洗，水垢便可除去。請寫出相關反應的化學方程式。
2.用糧食釀制的酒中，除了含有乙醇，通常還含有少量乙酸等物質。由糧食釀造的酒會隨著儲藏時間的延長而變得更醇香，請分析其中可能的原因。
遷移·應用
糖類、油脂和蛋白質
1.糖類
是一大類有機化合物，葡萄糖、蔗糖、淀粉和纖維素等都屬于糖類。糖類物質是由 C、H、0 三種元素組成的，其組成大多可以用通式 Cn(H2O)m表示因此曾把它們稱為碳水化合物。
糖類可以根據其能否水解以及水解產物的不同來分類.
葡萄糖(glucose)是一種重要的單糖，是生物體內主要的能源物質。正常人的血液里約含 0.1%(質量分數)的葡萄糖，血糖通常指的是血液中的葡萄糖葡萄糖的化學式為 C6H12O6，結構式如下:
葡萄糖的結構簡式為
葡萄糖在人體組織中發生氧化反應，為生命活動提供能量
加熱條件下，葡萄糖可以使新制的氫氧化銅轉化成磚紅色沉淀，利用該反應可以檢驗葡萄糖的存在。
淀粉(starch)屬于天然高分子化合物，是一種重要的多糖，主要存在于植物的種子或塊根里，其中谷類含淀粉較多。
淀粉在酸或酶的催化作用下可以逐步水解，最終生成葡萄糖;葡萄糖進一步氧化成二氧化碳和水，人體從中得到相應的能量。
在常溫下，淀粉遇碘變藍，這是淀粉的特征反應，該反應可用于檢驗食物中是否含有淀粉由于淀粉能在一定條件下水解生成葡萄糖，而葡萄糖在酒化酶的作用下能轉化為乙因此工業上常以富含淀粉的農作物為原料釀酒。醇，纖維素(cellulose)也屬于多糖，是構成植物細胞壁的基本成分。一切植物都含有纖維素。
纖維素在一定條件下(如存在纖維素酶時)能水解生成葡萄糖。不過，人體內不含纖維素水解所需要的酶，因此纖維素不能轉化為人體所需要的營養物質。然而，食物中的纖維素在人體消化過程中有著重要的作用，它能刺激腸道蠕動并分泌消化液，有助于食物的消化和排泄。因此，我們每天都應攝入一定量富含纖維素的新鮮蔬菜。
2.油脂
油脂(oils and fats)是一類特殊的酯。植物油脂通常呈液態，叫作油;動物油脂通常呈固態，叫作脂肪。
油脂可看作高級脂肪酸[如硬脂酸C17H33COOH、軟脂酸C15H31COOH和油酸C17H33COOH等]與甘油經酯化反應生成的酯。
油脂在適當的條件下能發生水解反應，生成相應的高級脂肪酸。工業上根據這一反應原理，以油脂為原料來制取高級脂肪酸和甘油。
油脂在小腸內受酶的催化作用而水解生成的高級脂肪酸和甘油作為人體的營養成分被腸壁吸收，同時提供人體活動所需要的能量。
高級脂肪酸對人類的生命活動有著重要的作用，其中有些高級脂肪酸如亞油酸(C17H31COOH)是人體所必需的。亞油酸等高級脂肪酸在人體內參與前列腺素的合成，而前列腺素對于血壓和體溫的維持、胃酸的分泌和血小板的凝聚等生理活動具有很大影響。油脂除可食用外，還可用于生產肥皂和油漆等。
3.蛋白質
蛋白質(protein)廣泛存在于生物體內，是組成細胞的基礎物質。動物的肌肉、皮膚、毛發等的主要成分都是蛋白質。蛋白質約占人體中除水分外剩余物質質量的一半。
蛋白質由碳、氫、氧、氮、硫等元素組成，是一類結構非常復雜、相對分子質量很大(幾萬到幾千萬)的有機化合物。人體每天必須攝取一定量的蛋白質。魚、肉、蛋奶等動物性食物和某些植物性食物(如大豆制品)，都能提供豐富的蛋白質。
人體從食物中攝取的蛋白質在胃、腸等消化器官中受蛋白酶的作用水解生成各種氨基酸(amino acid)。
這些氨基酸被人體吸收后，在一定條件下重新結合成人體所需要的各種蛋白質。
思考
以上實驗說明蛋白質具有哪些性質
蛋白質是病毒、細菌等的重要組成成分。醫院里常用高溫蒸煮、紫外線照射、噴灑消毒劑、在傷口處涂抹醫用酒精等方法來消毒、殺菌。這樣做的依據是什么 為什么生物實驗室里常用稀釋的福爾馬林(質量分數為37%~40%的甲醛溶液)保存動物標本
遷移·應用
蛋白質在人類的生產和生活中有著廣泛的用途。羊毛、蠶絲、牛皮和魚鰾的主要成分都是蛋白質。羊毛和蠶絲是重要的天然紡織原料，牛皮經加工后可制成柔軟堅韌的皮革魚鰾經過熬制提取的蛋白質可制成黏合劑。
9.動手實踐,取一根潔凈、紅亮的銅絲，前端繞成螺旋狀;點燃酒精燈，先使螺旋部位在酒精燈外焰處灼燒，然后慢慢移向內焰，迅速取出。在這一過程中，你觀察到了哪些現象 應如何解釋這些現象 寫出有關變化的化學方程式。上述實驗對你了解如何使用酒精燈有什么啟示

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