中职化学(农林牧渔类)《纤维素》课件
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纤维除了直接用于纺织和造纸外，经再生、衍生等改性处理， 可得到性能更好、应用更广泛的材料。
三、纤维素的功能和应用
铜氨人造丝 性能优于原纤维和黏胶纤维
黏胶人造丝 若将其通过狭缝压入酸性凝 固液中，则生成薄膜状，称 为玻璃纸
硝酸纤维 胶棉可用于制胶片、喷漆； 赛璐珞是制备乒乓球、钢 笔杆和玩具等的原料； 火棉可用于制火药
木材
40～60
9～15
二、纤维素的结构
纤维素也是由 D- 葡萄糖组成，但在一级结构中， 葡萄糖之间是以 β-1，4苷键结合在一起的直链型 分子，相邻葡萄糖单元相互扭转 180°；其二级 结构是由多条分子长链相互扭曲成绳状结构的纤 维束，长链之间通过氢键缔合在一起，中间还夹 杂着木质素等物质。
二、纤维素的结构
由于纤维链之间结合比较紧密，水分子难以进入纤维 束中间与苷键作用，因此，纤维素比淀粉更难于水解， 一般要在强酸或稀酸中加热、加压才能水解，水解过 程中，先得到纤维四糖、三糖、二糖，最终是葡萄糖， 由于纤维素水解条件苛刻，得率低，成本高，所以它 的水解应用受到限制。
三、纤维素的功能和应用
在生理上，纤维素只能被纤维素酶（又称 β- 糖苷酶）催化水解， 但不能被淀粉酶催化水解，由于人体内无这种纤维素酶，所以人类 不能消化利用纤维素。但在食草动物（如牛、羊）的消化系统中含 有这种酶，故这些动物可以用草作为营养来源。
• 一些口感不粗糙的食物，比如嫩豌豆、四季豆、黑 豆等豆类，虽然煮熟后质地细腻、口感绵软，但其 中膳食纤维的含量却远高于大家推崇的芹菜。
• 切菜的确可以将蔬菜中的维管束结构切断，但并不 会破坏膳食纤维。
• 虽然膳食纤维的好处很多，不能过量摄取，尤其是 一些特殊人群。
科学探究
羧甲基纤维素的合成 天然纤维素由于分子间和分子内存在很强的氢键作用，分子有很强的 结晶能力，难以溶解和熔融，加工成型性能差，难以与小分子化合物发 生化学反应，直接反应往往得到取代程度不均一的产品，从而限制了纤 维素的使用。
学生实验
三、实验步骤 1. 加入物料：在 250 mL 锥形瓶中加入 10 g 新制的猪油、30 mL 95% 的乙醇和 30 mL 40% 的氢氧化钠溶液。 2. 安装仪器：用铁夹将锥形瓶固定在铁架台上，在 500 mL 烧杯中加入 约为其容积 1/2 的水，锥形瓶浸入水浴中，烧杯可直接置于电炉上。 3. 皂化：保持微沸并持续搅拌 40 min。
演示实验
纤维素的水解实验 取 1~2 g 脱脂棉、纸张或锯末等，放在烧杯中，用水润湿，加入 1~3 mL 浓硫酸和 30~50 mL 水，煮沸 5~10 min。用折扇滤纸过滤部分 热溶液于烧杯中，再用碱中和，取中和后的溶液少许于试管中，加新 制的氢氧化铜悬浊液共煮，会看到砖红色的氧化亚铜沉淀，说明纤维 素水解转变为葡萄糖。
醋酸纤维 可用于制造人造丝、胶片 和塑料等
纤维素醚 大量用作油田钻井泥浆处理 剂，在纺织、印染工业上可 代替淀粉用于上浆， 在造纸、医药和食品工业用 作增强剂、黏合剂、增稠剂 、胶体保护剂等
科学视野
带“筋”的食物才含膳食纤维？
• 膳食纤维包括水溶性膳食纤维和不溶性膳食纤维两 大类。
• 人们对于膳食纤维的主观感受大多是受到了“纤维” 两个字的影响，感觉芹菜里的“筋”就是膳食纤维。
一、纤维素的性质
纤维素是植物的主要组成部分，也是分布最广的一种多糖，其相 对分子质量比淀粉还大。在植物中，纤维素是和木质素、半纤维素、 油脂、无机盐等同时存在。
材料的来源不同，纤维素的质量分数和相对分子质量也不同：
来源
纤维素的质量分数 / % 相对分子质量 / 万
棉花
>90
≈ 57
亚麻
80
≈ 184
一、实验原理 羧甲基纤维素是一种醚化纤维素，是一种聚电解质，能够溶于冷水和 热水中，广泛应用于涂料、食品、造纸和日化等领域，它是经氯乙酸 和纤维素在碱存在下进行反应而制备的。
科学探究
二、实验方法 1. 仪器和试剂（1）四口烧瓶、机械搅拌器、酸式滴定管、温度计、三 角烧瓶、通氮装置、研钵。（2）实验试剂：95% 异丙醇、甲醇、氯乙 酸、氢氧化钠、微晶纤维素或纤维素粉、盐酸。 2. 实验方法 （1）纤维素的醚化 （2）取代度的测定
科学探究
2. 实验方法 （1）纤维素的醚化 将 60～120 g 95% 异丙醇和 9.84 g 45%NaOH 水溶液加入装有机械搅拌 器的 250 mL 四口烧瓶中，通入氮气并开动搅拌，缓慢加入 6 g 微晶纤 维素，于 30 ℃剧烈搅拌40 min，即可完成纤维素的碱化，将氯乙酸溶 于异丙醇中，配制成 75% 的溶液，向四口瓶中加入6.8 g 该溶液。充分 混合后，升温至 75℃反应 40 min。冷却至室温，用 10% 的稀盐酸中和至 pH 为 4，用甲醇反复洗涤除去无机盐和未反应的氯乙 酸。干燥，粉碎，称重，计算取代度。
科学探究
2. 实验方法 （2）取代度的测定 用 70% 的甲醇溶液配制成 1 mol/L 的 HCl/CH3OH溶液，取 0.5 g 醚化纤 维浸于 20 mL 上述溶液中，搅拌 3 h，使纤维素的羧甲基钠完全酸化， 抽滤，用蒸馏水洗至溶液无氯离子。用过量的标准NaOH 溶液溶解，得 到透明溶液，以酚酞作指示剂，用标准盐酸溶液滴定至终点，按下式 计算取代度，并与重量法进行比较。
专题三 脂类和纤维素
目录/Contents
01
第一节 油脂
02
第二节 类脂
03
第三节 纤维素
3 第三节 纤维素
学习目标
认识纤维素的结构。 了解纤维素的应用。 掌握常见纤维素衍生物的制备方法。
学习目标
纤维素是植物中含有的一种多糖，它不溶于水和其他物质。纤维素 对人体的益处是比较多的，纤维素在人体内不能够被消化，有助于改善 便秘症状。纤维素主要存在于各种蔬菜和水果中，具有一定的预防疾病 的作用，可以预防、改善糖尿病、冠心病、高血压等。 1. 什么是纤维素？ 2. 它有哪些特性和应用？
习题
1. 什么是纤维素？纤维素会不会水解？ 2. 列举出三种以上纤维素的衍生物，并说明其应用。
学生实验
实验四 肥皂的制备 一、实验目的 1. 了解皂化反应原理及肥皂的制备方法。 2. 熟悉盐析原理，掌握水浴加热、沉淀的洗涤以及减压过滤等操作技 术。 二、仪器和试剂 1. 仪器：锥形瓶（250 mL），烧杯（500 mL、250 mL），减压过滤装 置 1 套，电炉和调压器 1 套。 2. 试剂：猪油，乙醇（95%），氢氧化钠溶液（4%），饱和食盐水。
三、纤维素的功能和应用
铜氨人造丝 性能优于原纤维和黏胶纤维
黏胶人造丝 若将其通过狭缝压入酸性凝 固液中，则生成薄膜状，称 为玻璃纸
硝酸纤维 胶棉可用于制胶片、喷漆； 赛璐珞是制备乒乓球、钢 笔杆和玩具等的原料； 火棉可用于制火药
木材
40～60
9～15
二、纤维素的结构
纤维素也是由 D- 葡萄糖组成，但在一级结构中， 葡萄糖之间是以 β-1，4苷键结合在一起的直链型 分子，相邻葡萄糖单元相互扭转 180°；其二级 结构是由多条分子长链相互扭曲成绳状结构的纤 维束，长链之间通过氢键缔合在一起，中间还夹 杂着木质素等物质。
二、纤维素的结构
由于纤维链之间结合比较紧密，水分子难以进入纤维 束中间与苷键作用，因此，纤维素比淀粉更难于水解， 一般要在强酸或稀酸中加热、加压才能水解，水解过 程中，先得到纤维四糖、三糖、二糖，最终是葡萄糖， 由于纤维素水解条件苛刻，得率低，成本高，所以它 的水解应用受到限制。
三、纤维素的功能和应用
在生理上，纤维素只能被纤维素酶（又称 β- 糖苷酶）催化水解， 但不能被淀粉酶催化水解，由于人体内无这种纤维素酶，所以人类 不能消化利用纤维素。但在食草动物（如牛、羊）的消化系统中含 有这种酶，故这些动物可以用草作为营养来源。
• 一些口感不粗糙的食物，比如嫩豌豆、四季豆、黑 豆等豆类，虽然煮熟后质地细腻、口感绵软，但其 中膳食纤维的含量却远高于大家推崇的芹菜。
• 切菜的确可以将蔬菜中的维管束结构切断，但并不 会破坏膳食纤维。
• 虽然膳食纤维的好处很多，不能过量摄取，尤其是 一些特殊人群。
科学探究
羧甲基纤维素的合成 天然纤维素由于分子间和分子内存在很强的氢键作用，分子有很强的 结晶能力，难以溶解和熔融，加工成型性能差，难以与小分子化合物发 生化学反应，直接反应往往得到取代程度不均一的产品，从而限制了纤 维素的使用。
学生实验
三、实验步骤 1. 加入物料：在 250 mL 锥形瓶中加入 10 g 新制的猪油、30 mL 95% 的乙醇和 30 mL 40% 的氢氧化钠溶液。 2. 安装仪器：用铁夹将锥形瓶固定在铁架台上，在 500 mL 烧杯中加入 约为其容积 1/2 的水，锥形瓶浸入水浴中，烧杯可直接置于电炉上。 3. 皂化：保持微沸并持续搅拌 40 min。
演示实验
纤维素的水解实验 取 1~2 g 脱脂棉、纸张或锯末等，放在烧杯中，用水润湿，加入 1~3 mL 浓硫酸和 30~50 mL 水，煮沸 5~10 min。用折扇滤纸过滤部分 热溶液于烧杯中，再用碱中和，取中和后的溶液少许于试管中，加新 制的氢氧化铜悬浊液共煮，会看到砖红色的氧化亚铜沉淀，说明纤维 素水解转变为葡萄糖。
醋酸纤维 可用于制造人造丝、胶片 和塑料等
纤维素醚 大量用作油田钻井泥浆处理 剂，在纺织、印染工业上可 代替淀粉用于上浆， 在造纸、医药和食品工业用 作增强剂、黏合剂、增稠剂 、胶体保护剂等
科学视野
带“筋”的食物才含膳食纤维？
• 膳食纤维包括水溶性膳食纤维和不溶性膳食纤维两 大类。
• 人们对于膳食纤维的主观感受大多是受到了“纤维” 两个字的影响，感觉芹菜里的“筋”就是膳食纤维。
一、纤维素的性质
纤维素是植物的主要组成部分，也是分布最广的一种多糖，其相 对分子质量比淀粉还大。在植物中，纤维素是和木质素、半纤维素、 油脂、无机盐等同时存在。
材料的来源不同，纤维素的质量分数和相对分子质量也不同：
来源
纤维素的质量分数 / % 相对分子质量 / 万
棉花
>90
≈ 57
亚麻
80
≈ 184
一、实验原理 羧甲基纤维素是一种醚化纤维素，是一种聚电解质，能够溶于冷水和 热水中，广泛应用于涂料、食品、造纸和日化等领域，它是经氯乙酸 和纤维素在碱存在下进行反应而制备的。
科学探究
二、实验方法 1. 仪器和试剂（1）四口烧瓶、机械搅拌器、酸式滴定管、温度计、三 角烧瓶、通氮装置、研钵。（2）实验试剂：95% 异丙醇、甲醇、氯乙 酸、氢氧化钠、微晶纤维素或纤维素粉、盐酸。 2. 实验方法 （1）纤维素的醚化 （2）取代度的测定
科学探究
2. 实验方法 （1）纤维素的醚化 将 60～120 g 95% 异丙醇和 9.84 g 45%NaOH 水溶液加入装有机械搅拌 器的 250 mL 四口烧瓶中，通入氮气并开动搅拌，缓慢加入 6 g 微晶纤 维素，于 30 ℃剧烈搅拌40 min，即可完成纤维素的碱化，将氯乙酸溶 于异丙醇中，配制成 75% 的溶液，向四口瓶中加入6.8 g 该溶液。充分 混合后，升温至 75℃反应 40 min。冷却至室温，用 10% 的稀盐酸中和至 pH 为 4，用甲醇反复洗涤除去无机盐和未反应的氯乙 酸。干燥，粉碎，称重，计算取代度。
科学探究
2. 实验方法 （2）取代度的测定 用 70% 的甲醇溶液配制成 1 mol/L 的 HCl/CH3OH溶液，取 0.5 g 醚化纤 维浸于 20 mL 上述溶液中，搅拌 3 h，使纤维素的羧甲基钠完全酸化， 抽滤，用蒸馏水洗至溶液无氯离子。用过量的标准NaOH 溶液溶解，得 到透明溶液，以酚酞作指示剂，用标准盐酸溶液滴定至终点，按下式 计算取代度，并与重量法进行比较。
专题三 脂类和纤维素
目录/Contents
01
第一节 油脂
02
第二节 类脂
03
第三节 纤维素
3 第三节 纤维素
学习目标
认识纤维素的结构。 了解纤维素的应用。 掌握常见纤维素衍生物的制备方法。
学习目标
纤维素是植物中含有的一种多糖，它不溶于水和其他物质。纤维素 对人体的益处是比较多的，纤维素在人体内不能够被消化，有助于改善 便秘症状。纤维素主要存在于各种蔬菜和水果中，具有一定的预防疾病 的作用，可以预防、改善糖尿病、冠心病、高血压等。 1. 什么是纤维素？ 2. 它有哪些特性和应用？
习题
1. 什么是纤维素？纤维素会不会水解？ 2. 列举出三种以上纤维素的衍生物，并说明其应用。
学生实验
实验四 肥皂的制备 一、实验目的 1. 了解皂化反应原理及肥皂的制备方法。 2. 熟悉盐析原理，掌握水浴加热、沉淀的洗涤以及减压过滤等操作技 术。 二、仪器和试剂 1. 仪器：锥形瓶（250 mL），烧杯（500 mL、250 mL），减压过滤装 置 1 套，电炉和调压器 1 套。 2. 试剂：猪油，乙醇（95%），氢氧化钠溶液（4%），饱和食盐水。