高中化学一轮复习讲义(解析版)：生命活动的物质基础

生命活动的物质基础
【学习目标】
1.糖类的概念和分类
2.油脂的组成、结构和性质
3.氨基酸与蛋白质的结构与性质
◆感知高考
1. [2020·天津,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】
A.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，A正确；
B.油脂在酸性条件下水解成高级脂肪酸和甘油，在碱性条件下水解成高级脂肪酸盐和甘油，则油脂的水解反应可用于生产甘油，B正确；
C.氨基酸中含有氨基和羧基，氨基酸可以通过缩聚反应形成蛋白质，蛋白质水解最终生成氨基酸，故氨基酸是组成蛋白质的基本结构单元，C正确；
D.天然高分子的相对分子质量是上万，淀粉和纤维素都是天然高分子，而油脂的相对分子质量还不到1000，故油脂不属于高分子，D错误；
答案选D。

2.[2020·浙江7月选考，14]下列说法不正确
．．．的是( )
A. 相同条件下等质量的甲烷、汽油、氢气完全燃烧，放出的热量依次增加
B. 油脂在碱性条件下水解生成的高级脂肪酸盐是肥皂的主要成分
C. 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. 淀粉、纤维素、蛋白质都属于高分子化合物
【答案】A
【解析】
A．由于等质量的物质燃烧放出的热量主要取决于其含氢量的大小，而甲烷、汽油、氢气中H的百分含量大小顺序为：汽油<甲烷<氢气，故等质量的它们放出热量的多少顺序为：汽油<甲烷<氢气，故A错误；
B．油脂在碱性条件下发生水解反应生成甘油和高级脂肪酸盐，高级脂肪酸盐是肥皂的主要成分，故B 正确；
C．蚕丝主要成分是蛋白质，灼烧时有烧焦羽毛的气味，而棉花则属于纤维素，灼烧时则基本没有气味，故C正确；
D．高分子通常是指相对分子质量在几千甚至上万的分子，淀粉、纤维素和蛋白质均属于天然高分子化合物，故D正确。

故仅A选项符合题意。

◆核心知识
1．糖类的概念和分类
(1)概念：糖类一般是，以及能水解生成它们的化合物，又叫碳水化合物。

糖类由三种元素组成，大多数符合通式C n(H2O)m。

①大多数糖的组成可用通式C n(H2O)m表示，C n(H2O)m只表示糖类中氢、氧原子个数比为，并不代表其中有水分子。

②能够用C n(H2O)m表示的物质（一定、不一定）是糖类。

如甲醛(HCHO)、乙酸(CH3COOH)等均可写为C n(H2O)m形式，但它们不属于糖类。

③中学化学中常见的最简式为CH2O的有机物有（分别写出名称和结构简式）：
. 。

(2)分类
单糖C、H、O 葡萄糖←――――――→
互为同分异构体
果糖(C6H12O6) (C6H12O6)
二糖C、H、O 蔗糖←――――――→
互为同分异构体
麦芽糖(C12H22O11) (C12H22O11)
多糖C、H、O 淀粉←――――――→
不是同分异构体
n值不同纤维素(C6H10O5)n(C6H10O5)n
【答案】(1) 多羟基醛或多羟基酮， C、H、O 。

①2∶1。

②不一定。

③甲醛(HCHO)、甲酸甲酯(HCOOCH3)、乙酸(CH3COOH)、葡萄糖(C6H12O6)和果糖(C6H12O6)。

(2) 不能再水解生成其他糖的糖; 1 mol 糖水解生成2 mol 单糖的糖; 1 mol 糖水解生成多摩尔单糖的糖
2.单糖的性质（葡萄糖为例）
(1)结构特点
①结构简式：
②官能团：
(3)化学性质
【答案】(1)①CH2OH(CHOH)4CHO ②羟基、醛基
3．二糖的结构与性质
4.多糖的结构与性质
(C6H10O5)n 淀粉或纤维素＋n H2O―――→
催化剂
n C6H12O6
葡萄糖
5
（1）从分子组成来看，油脂可看作 [如硬脂酸(C 17H 35COOH)、软脂酸(C 15H 31COOH)、油
酸(C 17H 33COOH)等]与甘油(丙三醇，结构简式为)经 生成的酯。

油脂由C 、H 、O 三种元
素组成，其结构可表示为 。

(2) 油脂的物理性质
植物油通常呈 态，叫作油；动物油通常呈 态，叫作脂肪。

二者统称为油脂。

油脂的密度比水 ，不溶于水，易溶于有机溶剂。

食用油脂有香味。

(3) 油脂的化学性质 ①水解
油脂在酸性、碱性或酶的催化作用下都能进行水解反应，油脂在 中的水解反应又称为皂化反应（以硬脂酸甘油酯为例）写出其在碱性条件下的反应方程式 。

②氢化(硬化)
＋3H 2――→Ni △
油酸甘油酯 硬脂酸甘油酯
特别提醒 ①油脂的氢化反应是加成反应，也是还原反应。

②油脂氢化的目的在于提高油脂的饱和程度，便于油脂的保存和运输。

③油脂氢化得到的油脂叫人造脂肪，也叫硬化油。

【答案】（1）高级脂肪酸 酯化反应 。

(2) 液态， 固态， 小。

(3)①碱性溶液＋3NaOH―→3C17H35COONa＋
6．氨基酸的结构与性质
(1)氨基酸的组成和结构：氨基酸是羧酸分子烃基上的原子被取代的化合物。

官能团为。

α-氨基酸的结构简式可表示为。

(2)几种重要的α-氨基酸
甘氨酸：；丙氨酸：；苯丙氨酸：
谷氨酸：
(3)氨基酸的化学性质
①两性(以为例)与盐酸反应的化学方程式：。

写出与NaOH溶液反应的化学方程式：。

②成肽反应
两分子氨基酸脱水形成二肽的反应方程式（以为例）。

多种氨基酸分子间脱水以肽键相互结合，可形成蛋白质。

【答案】(1) 氢原子氨基—COOH和—NH2。

(2) ；
(3)
①＋HCl―→。

＋NaOH―→＋H2O。

②
＋―→＋H2O。

7．蛋白质的性质
(1)蛋白质的组成
一般来说，蛋白质是以为基本单位组成的有机高分子化合物，由等元素组成。

蛋白质相对分子质量的变化范围很大，从数万到数千万不等，通常所说的蛋白质是混合物。

【答案】多种氨基酸天然 C、H、O、N、S
(2)蛋白质的结构与性质
①蛋白质的结构：在天然状态下，任何一种蛋白质均具有独特而稳定的结构。

②蛋白质的性质
两性蛋白质分子中含有未被缩合的羧基(—COOH)和氨基(—NH2)，具有两性，可与酸或碱作用生成盐
水解在酸、碱或酶的催化作用下，蛋白质可发生水解反应，水解时肽键断裂，最终生成氨基酸。

各种天然蛋白质水解的最终产物都是
【答案】α-氨基酸溶解度苯环黄。

【易混易错辨析】判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”
（1）淀粉、纤维素和油脂都属于天然高分子化合物（）
（2）油脂的相对分子质量较大，故密度比水大（）
（3）油脂在碱性条件下水解的程度大于在酸性条件下水解的程度（）
（4）油脂硬化和水解的反应都属于取代反应（）
（5）天然植物油常温下一般呈液态，难溶于水，有恒定的熔、沸点（）
（6）葡萄糖、油脂、蛋白质都属于高分子化合物（）
（7）通过盐析可提纯蛋白质，并保护其生理活性（）
（8）将（NH4）2SO4、CuSO4溶液分别加入蛋白质溶液，都出现沉淀，表明二者均可使蛋白质变性（）（9）磨豆浆的大豆富含蛋白质，豆浆煮沸后蛋白质变成了氨基酸（）
（10）天然蛋白质水解的最终产物是α­氨基酸（）
（11）棉、麻、羊毛及合成纤维完全燃烧都只生成CO2和H2O（）
【答案】（1）×（2）×（3）√（4）×（5）×（6）×（7）√（8）×（9）×（10）√（11）×
◆变式再现
1．下列说法正确的是( )
A．油脂的水解和蛋白质的变性都是物理变化
B．纤维素和淀粉的化学式相同，两者互为同分异构体
C．羊毛和蚕丝的主要成分均为蛋白质，是天然高分子化合物
D．甘氨酸和丙氨酸通过缩合反应最多可以得到三种二肽
【答案】 C
【解析】油脂水解会生成甘油与高级脂肪酸或高级脂肪酸盐，蛋白质变性是指蛋白质受物理或化学因素的影响，改变其分子内部结构和性质的作用，则油脂水解与蛋白质变性都是化学变化，故A项错误；淀粉和纤维素的分子式形式上虽均为(C6H10O5)n，但两者的n值不同，即分子式不同，所以不是同分异构体，故B项错误；蛋白质是天然高分子化合物之一，其中羊毛和蚕丝的主要成分均为蛋白质，故C项正确；甘氨酸和丙氨酸通过缩合反应形成二肽时有四种方法：两分子的甘氨酸自身缩合；两分子的丙氨酸自身缩合；甘氨酸提供氨基且丙氨酸提供羧基缩合；甘氨酸提供羧基而丙氨酸提供氨基缩合，由于产物结构不一样，则会得到四种二肽，故D项错误。

2．糖类、脂肪和蛋白质是维持人体生命活动所必需的三大营养物质，以下叙述正确的是( )
A．猪油、麻、蚕丝和纸张都是天然高分子化合物
B．检验淀粉在稀硫酸作用下水解是否完全可以冷却后取样直接滴入碘水
C．糖类一定能发生银镜反应和水解反应
D．蛋白质溶液遇硫酸铜后产生的沉淀能重新溶于水
【答案】B
【解析】猪油是脂肪，是高级脂肪酸的甘油酯，不是高分子化合物，故A错误；碘单质与稀硫酸不反应，淀粉遇碘变蓝，因此检验淀粉在稀硫酸作用下水解是否完全可以冷却后取样直接滴入碘水，B正确；蔗糖结构中没有醛基，不能发生银镜反应，葡萄糖结构中含有醛基，能够发生银镜反应，但是属于单糖，不能发生水解反应，结论错误，C错误；蛋白质溶液遇硫酸铜后发生变性，变性是不可逆过程，不能重新溶解，故D错误。

3．糖类、油脂、蛋白质都是与生命息息相关的物质，下列有关说法正确的是( )
A．葡萄糖和蔗糖是同系物，淀粉和纤维素互为同分异构体
B．淀粉、纤维素、油脂、蛋白质都是高分子化合物，都能发生水解反应
C．葡萄糖和蔗糖都能与新制Cu(OH)2悬浊液共热，产生砖红色沉淀
D．天然油脂没有固定的熔点和沸点，所以天然油脂是混合物
【答案】D
【解析】葡萄糖分子式为C6H12O6，蔗糖分子式为C12H22O11，二者不是同系物；淀粉和纤维素是高分子化合物，是混合物，不互为同分异构体，A错误；油脂不是高分子化合物，B错误；葡萄糖能与新制Cu(OH)2悬浊液共热产生砖红色沉淀，但是蔗糖不能，C错误；天然油脂没有固定的熔点和沸点，所以天然油脂是混合物，D正确。

4．灾后重建需要大量的物质，下列有关说法正确的是( )
A．地震后很多地方发生了火灾，棉、麻、丝、毛的燃烧产物都只有CO2和H2O
B．灾区紧急供电需要用到汽油、柴油，石油经过常压蒸馏可得到汽油、柴油等燃料
C．灾区缺少食品，食品中的淀粉和纤维素都可以在人体内消化吸收
D．灾民生活中需要的蛋白质、食用油、蔗糖等都是高分子化合物
【答案】B
【解析】麻是植物纤维，只含有C、H、O元素；丝、毛是蛋白纤维，蛋白质由C、H、O、N元素组成，还可能含有S、P等，故蛋白质燃烧产物中还有含有N、S、P等元素的产物，故A错误；石油常压分馏产物有液化石油气、汽油、煤油、柴油等，则石油经过常压蒸馏可得到汽油、柴油等燃料，故B正确；蛋白质是天然高分子化合物，食用油属于油脂，油脂、蔗糖都不是高分子化合物，故D错误。

5．化合物A是天然蛋白质水解的最终产物，其相对分子质量为165，其中O元素的质量分数小于20%，N元素的质量分数小于10%。

(1)A的分子式为______________。

(2)光谱测定显示，化合物A分子结构中不存在甲基，则化合物A的结构简式为______。

(3)写出A发生缩聚反应的化学方程式：________________________________________。

【答案】(1)C9H11O2N
(2)
(3) ―→＋n H2O
【解析】(1)天然蛋白质水解的最终产物A属于α-氨基酸，在分子结构中含有—NH2、—COOH。

在A中含有O原子的个数为165×20%÷16≈2，说明只有一个羧基(—COOH)；N元素的质量分数小于10%，165×10%＝16.5>14，则含有一个氨基。

其余为碳和氢元素，165－45－16＝104，为8个碳和8个氢原子，因此该氨基酸的分子式为C9H11O2N。

(2)光谱测定显示，化合物A分子结构中不存在甲基(—CH3)，则化合物A的结构简式为。

(3)A的分子内含有羧基和氨基，可以发生缩聚反应，反应的化学方程式为
―→＋n H2O。

◆深度理解
1．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】混合液呈碱性，加碘水不变蓝，不能说明不含淀粉，因为I2能与NaOH溶液反应；加入新制Cu(OH)2加热后生成砖红色沉淀，说明其中含有葡萄糖。

故结论应为：淀粉已水解，但不能判断是否完全水解。

2．下列说法正确的是( )
A．脱脂棉、滤纸、蚕丝的主要成分均为纤维素，完全水解能得到葡萄糖
B．大豆蛋白、鸡蛋白分别溶于水所形成的分散系为胶体，在热、甲醛、饱和(NH4)2SO4溶液、X射线作用下，蛋白质的性质都会改变并发生变性
C．淀粉水解产物为葡萄糖，葡萄糖在酒化酶作用下再进一步水解可得酒精
D．75%的乙醇溶液可用于医疗消毒，福尔马林可用于浸制动物标本，二者所含原理一样
【答案】D
【解析】蚕丝的主要成分为蛋白质，而脱脂棉、滤纸的主要成分为纤维素，故A错误；加入饱和(NH4)2SO4溶液是发生盐析不是变性，故B错误；葡萄糖在酒化酶的催化作用下生成乙醇和二氧化碳的反应是葡萄糖的分解反应，而不是水解反应，故C错误；乙醇、福尔马林均可使蛋白质发生变性，则75%的乙醇溶液可用于医疗消毒，福尔马林可用于浸制动物标本，二者所含原理一样，故D正确。

3．天然油脂结构的核心为甘油[HOCH2CH(OH)CH2OH]，有一瘦身用的非天然油脂，其结构的核心则为蔗糖(C12H22O11)。

该非天然油脂可由直链形的不饱和油酸(C17H33COOH)与蔗糖反应而得，其反应示意图如下(注意：图中的反应式不完整)。

下列说法正确的是( )
A．蔗糖酯也是高级脂肪酸的甘油酯，属于油脂类物质
B．该非天然油脂是高分子化合物
C．该非天然油脂不能使酸性高锰酸钾溶液褪色
D．该蔗糖酯在稀硫酸的作用下完全水解，最终可生成三种有机化合物
【答案】D
【解析】蔗糖酯是由高级脂肪酸与蔗糖形成的酯，而油脂是由高级脂肪酸与甘油形成的甘油酯，故蔗糖酯不属于油脂类物质，A项错误；该非天然油脂的相对分子质量较大，但不是高分子化合物，B项错误；该非天然油脂可由直链形的不饱和油酸和蔗糖发生酯化反应而得，其中含有碳碳双键，能使酸性KMnO4溶液褪色，C项错误；该蔗糖酯在稀硫酸作用下水解生成不饱和油酸和蔗糖，而蔗糖还可水解生成葡萄糖和果糖，因此该蔗糖酯最终水解产物为不饱和油酸、葡萄糖和果糖，D项正确。

4．下列说法不正确的是( )
A．油脂是热值最高的营养物质，可以制造肥皂和油漆
B．利用二氧化碳制造全降解塑料，符合绿色化学理念
C．脱脂棉、滤纸、蚕丝的主要成分均为纤维素，完全水解能得到葡萄糖
D．酒精、福尔马林用于杀菌消毒的原理都是使蛋白质变性
【答案】 C
【解析】油脂是热值最高的营养物质，在碱中发生皂化反应，是制取肥皂的原料，也是制造油漆的原料，故A项正确；CO2是形成温室效应的主要气体，降低其含量可以缓解温室效应，符合绿色化学理念，故B项正确；蚕丝的主要成分是蛋白质，水解得到氨基酸，故C项错误；蛋白质变性的原因是：加热、紫外线、重金属离子、甲醛、酒精等，故D项正确。

5．已知氨基酸可发生如下反应：＋HNO2―→＋N2↑＋H2O
且已知：D、E的相对分子质量分别为162和144，可发生如下图所示物质转化关系：
(1)写出下列物质的结构简式：
B________________________________________________________________________，D________________________________________________________________________。

(2)写出C→E的化学方程式：________________________________________________。

(3)写出C→D的化学方程式：________________________________________________。

【答案】(1)
(2)浓H2SO4
△＋2H2O
(3)浓H2SO4
△＋H2O
【解析】由题目中所给信息可总结出：在HNO2作用下，氨基酸中的—NH2可转变成—OH，可得C：。

由于C中含有—COOH和—OH，所以分子间可以脱水，脱去一个水分子可得D：
，脱去两个水分子可得E：。

◆真题回访
1．[2019·全国卷Ⅱ，7]“春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干”是唐代诗人李商隐的著名诗句，下列关于该诗句中所涉及物质的说法错误的是( )
A．蚕丝的主要成分是蛋白质
B．蚕丝属于天然高分子材料
C．“蜡炬成灰”过程中发生了氧化反应
D．古代的蜡是高级脂肪酸酯，属于高分子聚合物
【答案】 D
【解析】蚕丝的主要成分是蛋白质，A项正确；蚕丝属于天然高分子化合物，B项正确；“蜡炬成灰”是指蜡烛燃烧，这属于氧化反应，C项正确；在古代蜡烛通常由动物油脂制成，动物油脂的主要成分为高级脂肪酸酯，不属于高分子聚合物，D项错误。

2．[2019·天津]化学在人类社会发展中发挥着重要作用，下列事实不涉及
．．．化学反应的是
A．利用废弃的秸秆生产生物质燃料乙醇
B．利用石油生产塑料、化纤等高分子材料
C．利用基本的化学原料生产化学合成药物
D．利用反渗透膜从海水中分离出淡水
【答案】D
【解析】
A、秸杆主要成分为纤维素，利用废弃的秸秆生产生物质燃料乙醇，有新物质生成，属于化学变化，故A涉及化学反应；
B、利用石油生产塑料、化纤等高分子材料，产生新物质，属于化学变化，故B涉及化学反应；
C、利用基本化学原料生产化学合成药，产生新物质，属于化学变化，故C涉及化学反应；
D、海水中的水淡化成淡水，没有产生新物质，属于物理变化，故D不涉及化学反应；
故选D。

3.[2020·浙江1月选考，14]下列说法不正确的是（）
A. 强酸、强碱、重金属盐等可使蛋白质变性
B. 用新制氢氧化铜悬浊液（必要时可加热）能鉴别甲酸、乙醇、乙醛
Na CO溶液，经分液除去
C. 乙酸乙酯中混有的乙酸，可加入足量的饱和23
D. 向苯和苯酚的混合液中加入浓溴水，充分反应后过滤，可除去苯中少量的苯酚
【答案】D
【解析】A. 强酸、强碱、加热、重金属盐及某些有机物例如甲醛等可使蛋白质发生变性，变性为不可逆反应，故A正确；
B.甲酸为弱酸可与氢氧化铜发生中和反应，溶液显蓝色；乙醇无现象；乙醛和新制氢氧化铜悬浊液在加热条件下会生成砖红色沉淀，故B正确；
C.饱和的碳酸钠溶液可以与乙酸发生反应，且会与乙酸乙酯分层，故C正确；
D.溴易溶于苯，应向苯和苯酚的混合溶液中加入NaOH溶液，充分反应分液，以除去苯中少量苯酚，故D错误；故答案为D
4．[2019·北京] 交联聚合物P的结构片段如图所示。

下列说法不正确的是（图中表示链延长）
A．聚合物P中有酯基，能水解
B．聚合物P的合成反应为缩聚反应
C．聚合物P的原料之一丙三醇可由油脂水解获得
D．邻苯二甲酸和乙二醇在聚合过程中也可形成类似聚合物P的交联结构
【答案】D
【解析】
【分析】将X为、Y为带入到交联聚合物P的结构中可知，聚合物P是由邻苯二甲酸和丙三醇通过缩聚反应制备的，据此解题；
【详解】A．根据X为、Y为可知，X与Y直接相连构成了
酯基，酯基能在酸性或碱性条件下水解，故A不符合题意；
B．聚合物P是由邻苯二甲酸和丙三醇通过缩聚反应制备的，故B不符合题意；
C．油脂为脂肪酸甘油酯，其在碱性条件下水解可生成脂肪酸盐和甘油即丙三醇，故C，不符合题意；
D．乙二醇的结构简式为HO-CH2CH2-OH，与邻苯二甲酸在聚合过程中只能形成链状结构，故D符合题意；
5．[2018·新课标Ⅰ卷]下列说法错误的是
A．蔗糖、果糖和麦芽糖均为双糖
B．酶是一类具有高选择催化性能的蛋白质
C．植物油含不饱和脂肪酸酯，能使Br₂/CCl4褪色
D．淀粉和纤维素水解的最终产物均为葡萄糖
【答案】AB
【解析】分析：A、双糖又名二糖，是由两个单糖分子组成的糖类化合物；
B、根据酶的性质特点解答；
C、植物油中含有碳碳不饱和键；
D、淀粉和纤维素均是多糖。

详解：A、果糖不能再发生水解，属于单糖，A错误；
B、酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质，B错误；
C、植物油属于油脂，其中含有碳碳不饱和键，因此能使Br2/CCl4溶液褪色，C正确；
D、淀粉和纤维素均是多糖，其水解的最终产物均为葡萄糖，D正确。

答案选A。

点睛：本题主要是考查糖类、油脂和蛋白质的性质，平时注意相关基础知识的积累即可解答，题目难度不大。