高二化学淀粉纤维素2
●备课资料
一、破布制糖
在一百多年前,便有人做过破布制糖的实验:把破布放进浓度为70%左右的硫酸中,加热一段时间,破布便不见了,被分解成糖——葡萄糖。破布怎么会变成糖呢?
原来,破布的主要成分是纤维素。当纤维素受到酸类的作用时,那巨大的分子会发生分裂,形成较小的分子,并且与水相结合,变成糖——葡萄糖。在化学上,这叫作纤维素的“水解反应”。纤维素是由碳、氢、氧、三种元素组成的。所不同的是,只是分子中的三种化学元素的比例不一样罢了。
破布既然能制糖,那么,破布的兄弟们——含有纤维素的木屑、稻草、麦秆及许多农副产品,当然也能制糖。利用纤维素水解制葡萄糖,如今已成了一项庞大的工业——“水解工业”。
现在,人们在水解工厂里,先把一些含有纤维素的农副产品晒干、切碎,然后放进耐酸搪瓷缸中,再加入硫酸(一般浓度为62%以上,若用盐酸的话,浓度为39~41%),不断进行搅拌、加热。经过4~5小时,加水稀释,加入石灰乳中和、过滤,这时的滤液虽是澄清的,但含有杂质,常是棕褐色的。工人们往滤液中加入脱色剂活性炭,滤液一下子便变成无色的了。接着,把滤液加热熬浓,冷却,便析出雪白的晶体——葡萄糖。
据统计,1吨干木屑,可以制成650千克葡萄糖!葡萄糖是重要的药剂,也是很重要的化工原料。
(文/胡光明,载《中学生化学报》,1992年12月16日)
二、纸——人类文明的重要使者
人类的文明和进步离不开纸。纸有各种用途,但主要用于写字、绘画、包装和印刷等。当今社会迅速发展,知识总量急剧增加,纸的需求量越来越大。人类与纸息息相关。纸是人类文明的重要使者之一。
我国是世界上首先发明纸的国家。在纸发明以前,我国通常用竹木简或帛做书写材料。但竹木简太笨重,阅读、携带均不方便。据说汉武帝时,文人东方朔向皇帝上了个奏本,竟用了3000片竹简,派了两个人才抬进宫去。丝帛的价格昂贵,非一般人所用得起。东汉的蔡伦,总结了前人造纸的经验,改进了造纸术,于公元105年奏报朝廷。他用树皮、破布、麻头和旧鱼网做造纸原料,经过淘洗、泡沤、舂碎、蒸煮等工序,就可直接加工成纸。纸的质量和产量都高了,使用普遍起来。为了纪念蔡伦的功绩,人们把这种纸叫做“蔡侯纸”。更可贵的是,这些原料来源广泛,价钱便宜。现代用木浆造纸,正是受到蔡伦用树皮造纸的启发。
蔡伦改进造纸方法的成功,是人类文化史上的一件大事。从此纸开始大量生产,为以后书籍的印刷和文化事业的发展创造了物质条件。我国发明的造纸术,后来传播到世界各地。6世纪时,就传到了朝鲜、越南和日本,之后又经阿拉伯地区传到包括西欧在内的其他各国,为促进人类文明作出了巨大贡献。
现代造纸的原料是植物纤维,像芦苇、稻草、麦秸、蔗渣等。为了把植物纤维制成纸浆,可以用机械法(磨碎) 或化学处理法。化学处理法又分为亚硫酸盐法、硫酸盐法、烧碱法等,使纤维原料中的非纤维素成分溶解除去而得到化学纸浆。制成纸浆后,再经过漂白、打浆、抄纸(铺成薄层) 、烘干而成纸。
造纸需大量的树木,树木砍伐过量,要破坏生态环境。据报载,“美国木材40%最终成了纸产品,从卫生纸、纸盒到信笺和礼品包装等。光是报纸和杂志每年就耗掉2.5亿棵以上的树木”。为了减少用木材造纸,美国现在用苎麻(一种生长迅速的植物) 、玉米皮、甜菜废弃物和禾秆等混在一起造纸。今后,树木不再是造纸的唯一原料了。
我国纸产量居世界第三位,造纸厂上万家。造纸用的植物原料仅约40%用于造出纸浆
纸,其余约60%作为废液排入江河,严重污染水体,极大地破坏了饮水资源,并且严重影响造纸工业的发展。造纸黑液的排放是造成我国河流严重污染的一大公害。可喜的是中科院生态研究中心经过八年艰苦努力,终于攻克了草浆造纸黑液污染治理问题,造纸污染问题的解决大有希望。
(文/阿元林,梁冬梅,载《中学生化学报》1997年1月28日)
三、人为何不能靠吃草生活?
1. 草和粮食成分不同:草的主要成分是纤维素,粮食的主要成分是淀粉,前者为β-葡萄糖,后者为α-葡萄糖,二者在结构上虽然差别甚微,只是第一个碳原子上的羟基排列不同,但性质和功能截然不同。
2. 人的消化液中所含的酶只能使淀粉水解成人体能吸收的葡萄糖,却不能使纤维素水解。
3. 牛羊的消化系统里寄生了某些微生物,可以分泌使纤维素水解的酶,这种酶可使纤维素迅速水解成葡萄糖。
4. 目前正研究从木霉菌中提取纤维素酶,以将纤维素转化为葡萄糖,这样就可将纤维素制成饲料和食品。
5. 农业和林业的下脚料中木质纤维素甚多,它们包含木质素、纤维素和半纤维素。木质素不能被生物催化降解,而且还干扰纤维素的发酵,因此解决木质素的广泛利用问题,将有助于纤维素的转化研究。
●综合能力训练题
1. 在一定条件下,纤维素跟浓HNO 3和浓H 2SO 4的混合酸反应而生成硝酸纤维,该反应的类型属于
A. 硝化 B. 磺化 C. 酯化 D. 氧化
答案:C
2. 蔗糖3.42 g与淀粉3.24 g混合并完全水解,若生成m g葡萄糖和n g果糖,则m ∶n 为
A.1∶3 B.1∶5 C.5∶1 D.3∶1
答案:D
3. 某种白色粉末状物质A ,难溶于冷水,在热水中形成糊状物,滴入碘液即呈蓝色,在一定条件下与水作用生成B 。经测定已知B 分子中氢、氧原子之比为2∶1, 碳原子比氢原子数少10个,B 的化学式量为342,B 能溶于水并发生银镜反应。B 在一定条件下水解生成C ,C 也能发生银镜反应。判断A 、B 、C 各是什么物质?
答案:A. 淀粉 B. 麦芽糖 C. 葡萄糖
4. 用淀粉为原料制取酒精,若有1 kg 含40%淀粉的植物果实,经过反应制得227 g 80%的酒精。淀粉的转化率为________。
解析:设转化的淀粉质量为x
(C6H 10O 5) n ~ n C 6H 12O 6 ~ 2n C 2H 5OH
162n 2n ×46
x 227 g×80%
162n 2n ⨯46= x =320 g x 227 g ⨯80%
转化率=320×100%=80%。 1000⨯40%
答案:80%