1、第17讲烷烃扩展一、烷烃同分异构体的书写方法1. 减碳对称法举个例子庚烷（C7H16）有9种结构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CH4C2H6C3H8C4H10C5H12C6H14C7H16个数1112359二、一卤代烃数目的判断1. 等效氢连在同一碳原子上的氢原子等效；连在同一碳原子上的甲基上的氢原子等效；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
2、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（C4H9）有四种结构，则一氯丁烷（C4H9Cl）、丁醇（C4H9OH）、戊醛（C4H9CHO）、戊酸（C4H9COOH）也有四种结构。（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CH3C2H5C3H7C4H9C5H11个数11248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A2种B3种C4种D5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
3、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，CH3-CH2-CH2-CH2-CH3、CH3-CH(CH3)-CH2-CH3、C(CH3)4，故D错误。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
4、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(CH3)2CHCH2CH2CH3B(CH3CH2)2CHCH3C(CH3)2CHCH(CH3)2
5、D(CH3)3CCH2CH3【答案】D【解析】A(CH3)2CHCH2CH2CH3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；B(CH3CH2)2CHCH3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；C(CH3)2CHCH(CH3)2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；D(CH3)3CCH2CH3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；故选D。【例3】分子式为C4H10的烃一氯代物的同分异构体有A4种B5种C6种D10种【答案】A【解析】分子式为C4H10的丁烷结构有两种，分别为CH3CH2CH2
6、CH3和，而CH3CH2CH2CH3中有两种氢原子，一氯代物有两种；中也有两种氢原子，一氯代物也有两种，故C4H10的一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ACH4BC3H8CC4H10DC5H12【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】C6H14的各种同
7、分异构体中所含的甲基数目和一氯取代物的数目可能是A2，4B4，1C3，5D4，4【答案】C【解析】C6H14的各种同分异构体中只有CH3CH2CH2CH2CH2CH3中含2个甲基，一氯取代物的数目为3种；若C6H14的某种同分异构体中含3个甲基，则C6H14的结构为，有5种一氯代物；若为，一氯代物有4种；若C6H14的某种同分异构体中含4个甲基，则C6H14的结构为或，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
8、简式是ABCCH3CH2CH2CH2CH3D【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C6H14，耗氧量为：，故A错误；B该分子式是C5H12，耗氧量为：，分子式中含有4种化学环境不同的H，故C错误；C该分子式是C5H12，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正确；D该分子式是C5H12，耗氧量为：，分子式中含有1种化学环境不同的H，故D错误；故选：C。【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(CH3)2C
9、HCH2CH2CH3BCH3CH2CH2CH2CH3C(CH3)2CHCH(CH3)2D(CH3)3CCH2CH2CH3【答案】B【解析】A(CH3)2CHCH2CH2CH3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；BCH3CH2CH2CH2CH3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；C(CH3)2CHCH(CH3)2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；(CH3)3CCH2CH2CH3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；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
10、有（）A5种B4种C3种D2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ABCH3CH2CH2CH2CH3CD【答案】A【解析】由题意知，该有机物充分燃烧消耗O2物质的量n(O2)=，由烷烃燃烧通式，得，解得n=7，即该烷烃中有7个碳，即C7H16，由题意知，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
11、化合物有(不考虑立体异构)A5种B7种C8种D4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 (CH3)3-C-CH2Cl【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，
12、分子组成相差若干个-CH2，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(CH3)3-C-CH2Cl。【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
13、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。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产生火花甲注射器中发生的化学反应类型为_。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
14、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：，。理论上，甲烷与氯气的体积比为14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15，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；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
15、反应；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、氯原子均与号或号碳原子相连（均与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、号碳原子或、号碳原子或、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。【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ACH3CH3BCH3CH2CH3CCH3CH2CH2CH3DCH3CH2CH2CH2CH3【答案】A【解析】A. CH3CH3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
16、确；B. CH3CH2CH3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；C. CH3CH2CH2CH3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；D. CH3CH2CH2CH2CH3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；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【
17、解析】A丙烷的结构简式为CH3CH2CH3，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；B正丁烷的结构简式为CH3CH2CH2CH3，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；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CH3CH(CH3)2，乙为CH3
18、CH2CH2CH3，甲、乙不是同一物质，故A错误；B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C4H10，结构不同，两者互为同分异构体，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C6H14O且含有“-CH2OH”的同分异构体有(不考虑立体异构)A7种B8种C9种D10种【答案】B【解析】确定C6H14的同分异构体，-OH取代C6H14中甲基上的H原子，C6H14的同分异构体有：C
19、H3CH2CH2CH2CH2CH3、CH3CH2CH2CH(CH3)2、CH3CH2CH(CH3)CH2CH3、CH3CH2C(CH3)3、CH(CH3)2CH(CH3)2；中甲基处于对称位置，-OH取代甲基上的H原子有1种结构；中甲基有2种，-OH取代甲基上的H原子有2种结构；中甲基有2种，-OH取代甲基上的H原子有2种结构；中甲基有2种，-OH取代甲基上的H原子有2种结构；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C6H14O的同分异构体有8种，B满足题意；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ABCH3CH2CH2C
20、H2CH3CCH3CH2CH3D【答案】A【解析】A有4种等效氢，一氯代物有4种，A正确；BCH3CH2CH2CH2CH3有3种等效氢，一氯代物有3种，B错误；CCH3CH2CH3有2种等效氢，一氯代物有2种，C错误；D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C4H10，其一氯代物最多有A2种B3种C4种D5种【答案】C【解析】C4H10有CH3CH2CH2CH3、CH3CH(CH3)CH3，CH3CH2CH2CH3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，CH3CH(CH3)CH3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，故符合条件的C4H10结构共有4种，故选C。【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ACH3CH2CH2CH3BCH3CH2CH(CH3)CH3CC(CH3)4DCH3C(CH3)2CH2CH3【答案】A【解析】ACH3CH2CH2CH3中有2种氢原子，所以一氯代物有2种，A正确；BCH3CH2CH(CH3)CH3中有4种氢原子，所以一氯代物有4种，B错误；CC(CH3)4中有1种氢原子，所以一氯代物有1种，C错误；DCH3C(CH3)2CH2CH3中有3种氢原子，所以一氯代物有3种，D错误；故选A。
