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第 17 讲 烷烃扩展
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知识精讲
一、烷烃同分异构体的书写方法
1. 减碳对称法
举个例子——庚烷（C H ）有9种结构
7 16注意
主链上有两个取代基时，采取“定一移一”的方法。
2. 常见烷烃的同分异构体数目
烷烃 甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 戊烷 己烷 庚烷
分子式 CH CH CH CH CH CH CH
4 2 6 3 8 4 10 5 12 6 14 7 16
个数 1 1 1 2 3 5 9
二、一卤代烃数目的判断
1. 等效氢
①连在同一碳原子上的氢原子等效；
②连在同一碳原子上的甲基上的氢原子等效；
③分子中处于对称位置的氢原子等效。
2. 等效氢法
烷烃中有几种等效氢，其一卤代物就有几种结构。
3. 烷基取代法
（1）烷基：指相应的烷烃失去一个氢原子(H)后剩下的基团。
（2）将有机物看成由基团（主要是烃基）连接而成，由烃基的异构数目可推断有机物的异构体数目。
如：丁基（—CH ）有四种结构，则一氯丁烷（—CH—Cl）、丁醇（—CH—OH）、戊醛（—CH—
4 9 4 9 4 9 4 9
CHO）、戊酸（—CH—COOH）也有四种结构。
4 9
（3）常见烷基的同分异构体数目
烷基 甲基 乙基 丙基 丁基 戊基
分子式 —CH —CH —CH —CH —CH
3 2 5 3 7 4 9 5 11
个数 1 1 2 4 8
对点训练
题型一：烷烃的同分异构体
【例1】含有5个碳原子的链状烷烃的同分异构体有
A．2种 B．3种 C．4种 D．5种
【答案】B【解析】
含有5个碳原子的链状烷烃即为戊烷，其同分异构体有3种，分别是正戊烷、异戊烷和新戊烷，故B正确，
故选B。
【变1】下列关于戊烷的说法正确的是
A．分子中的碳原子在一条直线上 B．其一氯代物共有8种
C．能与溴水发生取代反应 D．同分异构体有2种
【答案】B
【解析】
A、戊烷中全是碳碳单键，碳原子排布呈锯齿状，戊烷中五个碳原子不在一条直线上，故A错误；
B、正戊烷一氯代物有3种，异戊烷一氯代物有4种，新戊烷一氯代物有1种，其一氯代物共有8种，故B
正确；
C、戊烷不能与溴水发生取代反应，故C错误；
D、戊烷同分异构体有3种，CH-CH-CH-CH-CH、CH-CH(CH )-CH -CH、C(CH)，故D错误。
3 2 2 2 3 3 3 2 3 3 4
答案选B。
题型二：一卤代烃数目的判断
【变2-1】下列各组有机物中，其一氯代物的数目不相等的是（ ）
A．正戊烷和正己烷 B．新戊烷和
C．环戊烷和乙烷 D．丙烷和
【答案】B
【解析】
A．正戊烷分子中氢原子有3种，一氯代物有3种；正己烷分子中氢原子3种，一氯代物有3种，所以二者
一氯代物数目相同，故A不选；
B．新戊烷( )只有1种氢原子，一氯代物有1种，异丁烷( )有2种
H原子，一氯代物有2种，故B选；
C．环戊烷和乙烷都只有一种氢原子，一氯代物只有一种，故C不选；
D．丙烷有2种H原子，一氯代物有2种， 有2种H原子，一氯代物有2种，故D不选
故选B。【点睛】
把握等效氢的判断是解题的关键。本题的易错点为C，要注意环戊烷的结构简式用键线式表示为 ，结
构中所有氢原子等效。
【变2-3】某烷烃可生成三种沸点不同的一氯代物
A．(CH)CHCH CHCH B．(CHCH)CHCH
3 2 2 2 3 3 2 2 3
C．(CH)CHCH(CH ) D．(CH)CCHCH
3 2 3 2 3 3 2 3
【答案】D
【解析】
A．(CH)CHCH CHCH 分子中含有5种化学环境不同的H原子，其一氯代物有5种，故A不符合；
3 2 2 2 3
B．(CHCH)CHCH 分子中含有4种化学环境不同的H原子，其一氯代物有4种，故B不符合；
3 2 2 3
C．(CH)CHCH(CH ) 分子中含有2种化学环境不同的H原子，其一氯代物有2种，故C不符合；
3 2 3 2
D．(CH)CCHCH 分子中含有3种化学环境不同的H原子，其一氯代物有3种，故D符合；
3 3 2 3
故选D。
【例3】分子式为C H 的烃一氯代物的同分异构体有
4 10
A．4种 B．5种 C．6种 D．10种
【答案】A
【解析】
分子式为C H 的丁烷结构有两种，分别为CHCHCHCH 和 ，而CHCHCHCH 中有
4 10 3 2 2 3 3 2 2 3
两种氢原子，一氯代物有两种； 中也有两种氢原子，一氯代物也有两种，故C H 的一
4 10
氯代物的同分异构体有4种；
故选A。
【变3-3】某烃具有同分异构体，且各同分异构体的一氯代物的种数相同，该烃的分子式是
A．CH B．C H C．C H D．C H
4 3 8 4 10 5 12
【答案】C
【解析】
A. 甲烷没有同分异构体，A不正确；
B. 丙烷没有同分异构体，B不正确；
D. 丁烷有2种同分异构体，分别是正丁烷和异丁烷，其中等效氢原子的种类都是2种，C正确；
D. 戊烷有3种同分异构体，分别是正戊烷、异戊烷和新戊烷，其中等效氢原子的种类分别是3、4、1种，
D不正确；答案选C。
【例4】C H 的各种同分异构体中所含的甲基数目和一氯取代物的数目可能是
6 14
A．2，4 B．4，1 C．3，5 D．4，4
【答案】C
【解析】
①C H 的各种同分异构体中只有CHCHCHCHCHCH 中含2个甲基，一氯取代物的数目为3种；
6 14 3 2 2 2 2 3
②若C H 的某种同分异构体中含3个甲基，则C H 的结构为 ，有5种一氯代物；若
6 14 6 14
为 ，一氯代物有4种；
③若C H 的某种同分异构体中含4个甲基，则C H 的结构为 或 ，
6 14 6 14
前一种有2种一氯代物，后一种有3种一氯代物；
综上所述，答案为C。
【变5】1 mol某烷烃在氧气中充分燃烧，需要消耗标准状况下的氧气179.2 L，它在光照的条件下与氯气
反应能生成三种不同的一氯取代物(不考虑立体异构)，该烃的结构简式是
A． B．
C．CHCHCHCHCH D．
3 2 2 2 3
【答案】C
【解析】
在光照的条件下与氯气反应能生成三种不同的一氯取代物，那么就有3种化学环境不同的H，1mol该烃燃
烧需氧气179.2L（标准状况），其物质的量为 ，
A．该分子式是C H ，耗氧量为： ，故A错误；
6 14
B．该分子式是C H ，耗氧量为： ，分子式中含有4种化学环境不同的H，故C错误；
5 12C．该分子式是C H ，耗氧量为： ，分子式中含有3种化学环境不同的H，符合题意，故C正
5 12
确；
D．该分子式是C H ，耗氧量为： ，分子式中含有1种化学环境不同的H，故D错误；
5 12
故选：C。
提分特训
【题1】某烷烃发生氯代反应后，只能生成三种沸点不同的一氯代产物，此烷烃是
A．(CH)CHCH CHCH B．CHCHCHCHCH
3 2 2 2 3 3 2 2 2 3
C．(CH)CHCH(CH ) D．(CH)CCHCHCH
3 2 3 2 3 3 2 2 3
【答案】B
【解析】
A．(CH)CHCH CHCH 分子中含有5种化学环境不同的氢原子，其一氯取代物有5种，A项错误；
3 2 2 2 3
B．CHCHCHCHCH 分子中含有3种化学环境不同的氢原子，其一氯取代物有3种，B项正确；
3 2 2 2 3
C．(CH)CHCH(CH ) 分子中含有2种化学环境不同的氢原子，其一氯取代物有2种，C项错误；
3 2 3 2
Ｄ．(CH)CCHCHCH 分子中含有4种化学环境不同的氢原子，其一氯取代物有4种，D项错误；
3 3 2 2 3
答案选B。
【题2】主链上有5个碳原子，含甲基，乙基两个支链的烷烃有（ ）
A．5种 B．4种 C．3种 D．2种
【答案】D
【解析】
主链5个C，则乙基只能在3号C上，甲基可以在2号C、或者3号C上，所以有如下2种：
、 ，D正确。
答案选D。
【题3】1 mol某烷烃在氧气中充分燃烧，需要消耗氧气246.4 L(标准状况)，它在光照的条件下与氯气反应，
生成4种不同的一氯取代物。该烷烃的结构简式是
A． B．CHCHCHCHCH
3 2 2 2 3C． D．
【答案】A
【解析】
由题意知，该有机物充分燃烧消耗O 物质的量n(O )= ，由烷烃燃烧通式
2 2
，得 ，解得n=7，即该烷烃中有7个碳，即C H ，由
7 16
题意知，该有机物含4种氢，故答案选A。
【题4】用相对分子质量为43的烷基取代烷烃( )分子中的一个氢原子，所得的有机化合物有(不考虑
立体异构)
A．5种 B．7种 C．8种 D．4种
【答案】B
【解析】
相对分子质量为43的烷基有两种： ，烷烃 有两种碳架异构：
，均各有2种氢原子，则一个氢原子被取代的情况共有4种：
，故有8个取代结构，其中 重复了一次，
因此所得的有机化合物共有7种，故B正确；
答案选B。
【题5】如图是几种烷烃分子的球棍模型：
(1)A、B、E三种烷烃的关系为________，C、D、E的关系为________________。(2)用习惯命名法命名：D_______。
(3)E的一氯代物有________种，请写出它们的结构简式：________
【答案】 同系物 同分异构体 异戊烷 1 (CH)-C-CHCl
3 3 2
【解析】
(1)A为丙烷、B为丁烷、E为新戊烷，三种物质均属于烷烃，且碳原子数不同，结构相似，分子组成相差
若干个-CH，所以属于同系物；C为正戊烷、D为2-甲基丁烷，与E的分子式相同，结构不同，所以属于
2
同分异构体；
(2)D的习惯命名法为异戊烷；
(3)E分子中的4个甲基连在同一C原子上，所以H原子数只有1种，其结构简式是(CH)-C-CHCl。
3 3 2
【题6】可燃冰属于甲烷的水合物，其结构如图所示，请回答下列问题。
(1)下列说法正确的是___________(填标号)
A．可燃冰中 与 以共价键的形式相结合
B．使用可燃冰时应注意安全
C．甲烷的一氯代物、三氯代物和四氯代物都是正四面体
D．空间充填模型为 的有机物在光照下能与溴蒸气发生取代反应
(2)如图所示是某同学利用注射器设计的简易实验装置。加热分离出可燃冰中的甲烷，将10 甲烷注入甲
注射器中，在同温、同压下向乙注射器中注入50 ，将乙注射器中气体推入甲注射器中，用日光照射
甲注射器一段时间，气体在甲注射器中发生反应。
①下列是某同学预测的实验现象，其中正确的是______(填标号)。
A．气体最终变为无色 B．实验过程中，甲注射器活塞向右移动
C．甲注射器内壁有油状液滴产生 D．产生火花
②甲注射器中发生的化学反应类型为______。③反应后，甲注射器中剩余气体最好用_______(填标号)吸收。
A．水 B．氢氧化钠溶液 C．硝酸银溶液 D．饱和食盐水
(3)丙烷能产生破坏臭氧层的一氯六氟丙烷( )，该物质的同分异构体有_____种。
【答案】 BD BC 取代反应 B 5
【解析】
(1)A． 与 以分子间作用力结合在一起形成可燃冰，A项错误；
B． 易燃、易爆，所以使用过程中要注意安全，B项正确；
C． 、 是四面体结构但不是正四面体结构， 为正四面体结构，C项错误；
D．该有机物的结构简式为 ，属于烷烃，其性质与 相似，所以该有机物在光照下能
与溴蒸气发生取代反应，D项正确；
答案选BD。
(2)在光照下，甲烷与氯气发生多步取代反应： ， ，
， 。
①理论上，甲烷与氯气的体积比为1∶4时，二者恰好完全反应，而甲注射器中甲烷与氯气的体积比为1∶5，
说明氯气过量，最终气体中仍有氯气；该反应进行缓慢，不会产生火花；产物中只有氯化氢和一氯甲烷为
气体，其他为油状液体，所以气体的总体积减小，内部压强减小，甲注射器活塞向右移动，答案选BC；
②甲烷分子中的四个氢原子可被氯原子逐一取代，故甲注射器中发生的是取代反应；
③剩余气体中含有氯气和氯化氢，最好用氢氧化钠溶液吸收；
(3)该物质的同分异构体可根据氢、氯原子在碳原子上的位置变化得到，其碳链可表示为 ，氢、
氯原子均与①号或②号碳原子相连（均与③号碳原子相连时为重复情况）时共有2种结构。氢、氯原子分
别与①、②号碳原子或①、③号碳原子或②、①号碳原子相连（其他相连情况为重复情况）时共有3种结
构，因此该物质共有5种同分异构体。
提分作业
【练1】下列烷烃在光照条件下与氯气反应，生成的一氯代烷只有一种的是
A．CHCH B．CHCHCH
3 3 3 2 3
C．CHCHCHCH D．CHCHCHCHCH
3 2 2 3 3 2 2 2 3【答案】A
【解析】
A. CH CH 为乙烷的结构简式，分子中有1种氢原子，其一氯代物有1种，故A正确；
3 3
B. CHCHCH 为丙烷的结构简式，分子中有2种氢原子，所以一氯代物有2种，故B错误；
3 2 3
C. CHCHCHCH 为正丁烷的结构简式，分子中有2种氢原子，其一氯代物有2种，故C错误；
3 2 2 3
D. CH CHCHCHCH 为正戊烷的结构简式，分子中有3种氢原子，所以一氯代物有3种，故D错误；
3 2 2 2 3
故选A。
【点睛】
本题考查了同分异构体的判断，会确定烷烃的对称中心找出等效氢原子是解本题的关键。先确定烷烃的对
称中心，即找出等效的氢原子，再根据先中心后外围的原则，将氯原子逐一去代替氢原子，有几种氢原子
就有几种一氯代烃。
【练2】下列烷烃的一氯取代物只有一种的是
A．丙烷 B．正丁烷 C．异丁烷 D．新戊烷
【答案】D
【解析】
A．丙烷的结构简式为CHCHCH，有2种不同的化学环境的H，一氯代物有2种，故A不符合题意；
3 2 3
B．正丁烷的结构简式为CHCHCHCH，有2种不同的化学环境的H，一氯代物有2种，故B不符合题意；
3 2 2 3
C．异丁烷的结构简式为 ，有2种不同的化学环境的H，一氯代物有2种，故C不符合题
意；
D．新戊烷的结构简式为 ，有1种不同化学环境的H，一氯代物有1种，故D符合题意；
答案为D。
【练3】甲、乙两种有机物的球棍模型如下，下列有关二者的描述中正确的是
A．甲、乙为同一物质
B．甲、乙互为同分异构体
C．甲、乙一氯取代物的数目不同
D．甲、乙分子中含有的共价键数目不同
【答案】B
【解析】
A．甲为CHCH(CH )，乙为CHCHCHCH，甲、乙不是同一物质，故A错误；
3 3 2 3 2 2 3B．同分异构体是指分子式相同，但结构不同的化合物，甲、乙分子式相同为C H ，结构不同，两者互为
4 10
同分异构体，故B正确；
C．一氯取代产物的种类取决于有机物物中氢原子的种类，甲、乙都有2种H原子，其一氯代物有2种，
故C错误；
D．甲、乙中化学键均为单键，二者的化学式相同，因此相同物质的量两种物质所含化学键数目相同，故
D错误；
故答案为：B。
【练4】分子式为C H O且含有“-CHOH”的同分异构体有(不考虑立体异构)
6 14 2
A．7种 B．8种 C．9种 D．10种
【答案】B
【解析】
确定C H 的同分异构体，-OH取代C H 中甲基上的H原子，C H 的同分异构体有：
6 14 6 14 6 14
①CHCHCHCHCHCH、②CHCHCHCH(CH )、③CHCHCH(CH )CHCH、④CHCHC(CH)、
3 2 2 2 2 3 3 2 2 3 2 3 2 3 2 3 3 2 3 3
⑤CH(CH )CH(CH )；①中甲基处于对称位置，-OH取代甲基上的H原子有1种结构；②中甲基有2
3 2 3 2
种，-OH取代甲基上的H原子有2种结构；③中甲基有2种，-OH取代甲基上的H原子有2种结构；④中
甲基有2种，-OH取代甲基上的H原子有2种结构；⑤中甲基有1种，-OH取代甲基上的H原子有1种结
构；故符合条件的C H O的同分异构体有8种，B满足题意；
6 14
故选B。
【练5】它在光照的条件下与氯气反应，能生成4种不同的一氯取代物，该烷烃的结构简式是
A． B．CHCHCHCHCH
3 2 2 2 3
C．CHCHCH D．
3 2 3
【答案】A
【解析】
A． 有4种等效氢，一氯代物有4种，A正确；
B．CHCHCHCHCH 有3种等效氢，一氯代物有3种，B错误；
3 2 2 2 3
C．CHCHCH 有2种等效氢，一氯代物有2种，C错误；
3 2 3D． 有3种等效氢，一氯代物有3种，D错误；
故选A。
【练6】某烷烃的分子式为C H ，其一氯代物最多有
4 10
A．2种 B．3种 C．4种 D．5种
【答案】C
【解析】
C H 有CHCHCHCH、CHCH(CH )CH，CHCHCHCH 中有2种H原子，1个H原子被1个氯原子取
4 10 3 2 2 3 3 3 3 3 2 2 3
代有2种结构，CHCH(CH )CH 中有2种H原子，1个H原子被1个氯原子取代有2种结构，故符合条件
3 3 3
的C H 结构共有4种，故选C。
4 10
【练7】下列烷烃在光照条件下与氯气反应，能生成两种一氯代物的是
A．CHCHCHCH B．CHCHCH(CH )CH
3 2 2 3 3 2 3 3
C．C(CH) D．CHC(CH)CHCH
3 4 3 3 2 2 3
【答案】A
【解析】
A．CHCHCHCH 中有2种氢原子，所以一氯代物有2种，A正确；
3 2 2 3
B．CHCHCH(CH )CH 中有4种氢原子，所以一氯代物有4种，B错误；
3 2 3 3
C．C(CH) 中有1种氢原子，所以一氯代物有1种，C错误；
3 4
D．CHC(CH)CHCH 中有3种氢原子，所以一氯代物有3种，D错误；
3 3 2 2 3
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