第04课 烷烃的命名和同分异构体
1．学会烷烃的命名——习惯命名法和系统命名法。 2．掌握烷烃及其取代物同分异构体的书写和数目的确定。
一、烷烃的命名
1、烃基和烷基的概念
(1)烃基：烃分子失去一个氢原子所剩余的原子团叫烃基，烃基一般用“R—”来表示
(2)烷基：像这样由烷烃失去一个氢原子剩余的原子团叫烷基，烷基的组成通式为—CnH2n＋1。常见的烷基有：
名称 甲基 乙基 正丙基 异丙基
结构简式 —CH3 —CH2CH3或—C2H5 —CH2CH2CH3
(3)特点：①烃基中短线表示一个电子 ②烃基是电中性的，不能独立存在。
【易错提醒】①“基”是含有未成对电子的原子团，不显电性；
②基团的电子式的写法：“—CH3”的电子式：；“—CH2CH3”的电子式：；
③基团的质子数和电子数的算法：直接等于各原子的质子数和电子数之和；
质子数 电子数
甲基(—CH3) 9 9
羟基(—OH) 9 9
(4)根和基的区别：“根”带电荷，“基”不带电荷；根能独立存在，而基不能单独存在
2、烷烃的命名：烷烃的命名法是有机化合物命名的基础，烷烃常用的命名法有习惯命名法和系统命名法
(1)烷烃的习惯命名法——只能适用于构造比较简单的烷烃
①根据烷烃分子里所含碳原子数目来命名，碳原子数加“烷”字，就是简单的烷烃的命名，称为“某烷”。
②碳原子数在10以内的，从1到10依次用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸来表示；碳原子数在十以上的用汉字数字表示；如：C4H10的名称为丁烷、C9H20的名称为壬烷、C17H36叫十七烷。
③当碳原子数相同时，存在同分异构体时，在(碳原子数)烷名前面加正、异、新等，分子式为C5H12的同分异构体有3种，写出它们的名称和结构简式：
a．CH3CH2CH2CH2CH3分子结构中无支链称为正戊烷：
b．称为异戊烷；
c．，分子结构中含有称为新戊烷；
④含碳原子数较多，结构复杂的烷烃采用系统命名法
(2)烷烃的系统命名法
①选主链，称“某烷”：最长、最多碳的碳链定主链 (选主链的原则：优先考虑长→等长时考虑支链最多)
a．选定分子中最长的碳链作为主链，并按照主链上碳原子的数目称为“某烷”，支链作为取代基。如：
应选含6个碳原子的碳链为主链，如虚线所示，称为“己烷”
b．如果在一个分子中有多条相同碳原子数的最长碳链，则选择含支链较多的那条碳链为主链。如：
主链最长(7个碳)时，选主链有a、b、c三种方式，其中：a有3个支链、b有2个支链、c有2个支链，所以方式a正确
②编号位，定支链：(编号位的原则：首先要考虑“近”；同“近”，考虑“简” ；同“近”，考虑“小”)
a．选主链中离支链最近的一端开始编号，用1、2、3等数字给主链上的各个碳原子依次编号定位，使支链 获得最小的编号，以确定支链的位置。即：首先要考虑“近”，从离支链最近的一端开始编号，定1号位。如：
b．若有两个不同的支链，且分别处于距主链两端同近的位置，则从较简单的支链一端开始编号。即：同“近”，考虑“简” 。如：
c．若有两个相同的支链，且分别处于距主链两端同近的位置，而中间还有其它支链，从主链的两个方向编号，可得两种不同的编号系列，两系列中各支链位次之和最小者即为正确的编号。即：同“近”、同“简”时考虑“小”。(或从离第三个支链最近的一端开始编号)。如：
方式一的位号和为2＋3＋5＝10 方式二的位号和为2＋4＋5＝11，10<11 所以方式一正确
③写名称，按“取代基位次——取代基名称——母体名称”的顺序书写，格式：位号—支链名—位号—支链名某烷
a．取代基，写在前，标位置，短线连：将支链的名称写在主链名称的前面，在支链的前面用阿拉伯数字注明它在主链上所处的位置，并在数字与名称之间用一短线隔开，如：命名为：2—甲基丁烷；
b．不同基，简到繁：如果主链上有几个不同的支链，把简单的写在前面，把复杂的写在后面，如：命名为：4—甲基—3—乙基庚烷；
c．相同基，合并算：如果主链上有相同的支链，可以将支链合并起来，用“二”“三”等数字表示支链的个数。两个表示支链位置的阿拉伯数字之间需用“，”隔开，如：命名为2，3—二甲基己烷。
【易错提醒】①取代基的位号必须用阿拉伯数字“2、3、4......”表示，位号没有“1”；
②相同取代基合并算，必须用中文数字“二、三、四......”表示其个数，“一”省略不写；
③表示取代基位号的阿拉伯数字“2，3，4......”等数字相邻时，必须用“，”相隔，不能用“、”；
④名称中阿拉伯数字与汉字相邻时，必须用短线“—”隔开；
⑤若有多种取代基，不管其位号大小如何，都必须把简单的写在前面，复杂的写在后面；
⑥在烷烃命名中不可能出现“1—甲基、2—乙基，3—丙基”这样的取代基。
二、烷烃同分异构体的书写及取代物种类的找法
1、烷烃同分异构体的书写方法——“减碳法”：，主链上有两个取代基时，采取“定一移一”的方法。 (烷烃只存在碳链异构，以C6H14为例)
书写的步骤 碳架式 注意
①将分子中所有碳原子连成直链作为主链 C—C—C—C—C—C (a)
②从主链一端取下一个碳原子作为支链(即甲基)，依次连在主链对称轴一侧的各个碳原子上，此时碳骨架有两种 (b) (c) 甲基不能连在①位和⑤位碳原子上，否则与原直链时相同；对于(b)中②位和④位碳原子等效，只能用一个，否则重复
③从主链上取下两个碳原子作为一个支链(即乙基)或两个支链(即两个甲基)依次连在主链对称轴一侧的各个碳原子上，此时碳骨架结构有两种 (d) (e) ②位或③位碳原子上不能连乙基，否则主链上会有5个碳原子，则与(b)中结构重复
【名师归纳】(1)两注意：①选择碳原子数最多的碳链为主链；②找出对称轴；
(2)四句话：主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边，排列对、邻到间；
(3)取代基不能连在末端，否则与原直链时相同；
(4)从母链上取上的碳原子数，不得多于母链所剩余的碳原子数；
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 CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 C6H14 C7H16
个数 1 1 1 2 3 5 9
3、烷烃一氯代物和多氯代物的找法
(1)等效氢
①同一个碳原子上连接的氢原子等效，如：甲烷(CH4)分子中4个氢原子是等效的。
②同一个碳原子上所连接的甲基上的氢原子等效，如：新戊烷()分子中四个甲基等效，各甲基上的氢原子完全等效，也就是说新戊烷分子中的12个H原子是等效的。
③分子中处于对称位置上的氢原子是等效的，如：分子中的18个氢原子是等效的。
（2）一元取代物的找法：烃分子中有多少种结构不同的氢原子，其一元取代物就有多少种同分异构体
①根据烷基的种类确定一元取代物种类，
烷基 甲基 乙基 丙基 丁基 戊基
个数 1 1 2 4 8
如：丁基(—C4H9)的结构有4种，戊基(—C5H11)的结构有8种，则C4H9Cl有4种，C5H11Cl有8种。
②等效氢及等效氢法：有几种等效氢原子就有几种一元取代物，如CH4、、等效氢只有一种，其一氯代物也只有一种。
（3）多元取代物种类——分次定位法，如：C3H8的二氯代物，先找一氯代物，再利用等效氢法，再用氯原子取代一氯代物上的氢原子。
①二氯代物的找法：先找一氯代物，再用氯原子取代一氯代物上的氢原子；
②三氯代物的找法：先找二氯代物，再用氯原子取代二氯代物上的氢原子。
4、换元法：将有机物分子中的不同原子或基团进行等效代换，如：乙烷分子中共有6个H原子，若有一个H原子被Cl原子取代所得一氯乙烷只有一种结构，那么五氯乙烷有多少种？假设把五氯乙烷分子中的Cl原子转换为H原子，而H原子转换为Cl原子，其情况跟一氯乙烷完全相同，故五氯乙烷也有一种结构。同样，二氯乙烷有两种结构，四氯乙烷也有两种结构。
【思考与讨论p32】参考答案：
（1）
步骤 结构简式 名称
先写有最长碳链的同分异构体 CH3CH2CH2CH2CH2CH3 己烷
主链碳原子由6个减为5个，甲基有两种可能的位置 CH3CH(CH3)CH2CH2CH3 2-甲基戊烷
CH3CH2CH(CH3)CH2CH3 3-甲基戊烷
主链碳原子由5个减为4个，两个甲基有两种可能的位置分布 CH3C(CH3)2CH2CH3 2，2-二甲基丁烷
CH3CH(CH3)CH(CH3)CH3 2，3-二甲基丁烷
(2)4种丁基的结构：正丁基CH3CH2CH2CH2-，异丁基CH3CH(CH3)CH2-，仲丁基CH3CH2CH(CH3)-，叔丁基CH3C(CH3)2-。
问题一 烷烃的命名
【典例1】“辛烷值”用来表示汽油的质量，汽油中异辛烷的爆震程度最小，将其辛烷值标定为100，右图是异辛烷的球棍模型，则异辛烷的系统命名为
A．1,1,3,3-四甲基丁烷 B．2,2,4-三甲基丁烷
C．2,4,4-三甲基戊烷 D．2,2,4-三甲基戊烷
【答案】D
【解析】根据异辛烷的球棍模型可知其结构简式图：，根据烷烃的命名原则，最长碳链有5个碳原子，取代基3个，都为甲基，距两端碳原子相等，支链编号之和最小，右边的端碳原子为1号碳原子，其系统命名为2，2，4-三甲基戊烷．故选D。
【解题必备】烷烃命名要抓住五个“最”:①最长-选最长碳链为主链；②最多-遇等长碳链时，支链最多为主链；③最近-离支链最近一端编号；④最小-支链编号之和最小(两端等距又同基，支链编号之和最小)；⑤最简-两不同取代基距离主链两端等距离时，从简单取代基开始编号．如取代基不同，就把简单的写在前面，复杂的写在后面。
【变式1-1】下列各有机化合物的命名正确的是（ ）
A．3﹣甲基﹣4﹣乙基戊烷 B．3，3，4﹣三甲基己烷
C．2，2﹣甲基戊烷 D．3，5﹣二甲基己烷
【答案】B
【分析】烷烃命名原则：选最长碳链为主链；等长碳链时，支链最多为主链；离支链最近一端编号；支链编号之和最小；两取代基距离主链两端等距离时，从简单取代基开始编号，如取代基不同，就把简单的写在前面，复杂的写在后面。
【解析】A项、主链选择错误，该烷烃分子中最长碳链有6个碳原子，碳链上连有2个甲基，名称为3,4—二甲基己烷，故A错误；B项、3，3，4﹣三甲基已烷的主碳链有6个碳原子，碳链上连有3个甲基，符合系统命名法原则，故B正确；C项、该烷烃分子中最长碳链有5个碳原子，碳链上连有2个甲基，名称为2,2—二甲基戊烷，故C错误；D项、该烷烃分子中最长碳链有6个碳原子，碳链上连有2个甲基，名称为2,4—二甲基已烷，故D错误；故选B。
【变式1-2】下列烷烃的系统命名中，正确的是
A．2，3，3-三甲基丁烷 B．3，3-甲基戊烷
C．3-甲基-2-乙基戊烷 D．2，3-二甲基丁烷
【答案】D
【解析】A．编号起点不对，应该是2，2，3-三甲基丁烷，A错误；B．书写不正确，应该是3，3-二甲基戊烷，B错误；C．主链碳原子个数不对，应该是3，4-二甲基己烷，C错误；D．2，3-二甲基丁烷的命名正确，D正确；答案选D。
【易错提醒】(1)主链选取不当（不是主链最长，支链最多）。
(2)支链编号过大（位号代数和不是最小）。
(3)支链主次不分（不是先简后繁）。
(4)名称书写不规范。规范书写的要求如下：①必须用2、3、4等表示支链位置编号且应使位次和最小，即使同一个碳原子上连两个相同支链也不能省略，数字之间用“，”隔开；②必须用二、三、四等汉字数字表示相同支链的数目；③名称中阿拉伯数字与汉字之间必须用“-”隔开；④必须把简单支链写在前面。
问题二 烷烃的同分异构体书写与数目确定
【典例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。
【解题必备】烷烃只存在碳架异构，一般可采用“降碳对称法”进行书写，具体步骤如下(以C6H14为例)：
(1)确定碳架
①先写直链：C—C—C—C—C—C。
②减少一个碳原子，将其作为支链，由中间向一端移动：
、。
③减少2个碳原子，将其作为一个或两个支链并移动位置；2个支链时，可先连在同一个碳上，再连在相邻、相间的碳原子上。
、。
从主链上取下来的碳原子数，不能多于主链所剩部分的碳原子数。
(2)补写氢原子：根据碳原子形成4个共价键，补写各碳原子所结合的氢原子。
则C6H14共有5种同分异构体。
【变式2-1】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。
【变式2-2】完全燃烧某脂肪烃，测得碳的质量分数为84%，氢的质量分数为16%，又测得其密度为相同条件下氢气的50倍。下列说法不正确的是
A．该脂肪烃属于烷烃，其分子式为C7H16
B．该脂肪烃能发生取代反应，不能发生加成反应
C．该脂肪烃主链有4个碳原子的结构有2种
D．该脂肪烃主链有5个碳原子的结构有5种
【答案】C
【解析】设该脂肪烃的分子式为CxHy，其密度为相同条件下氢气的50倍，相对分子质量为250=100，则12x+y=100，碳的质量分数为84%，氢的质量分数为16%，有=84%，=16%，解得：x=7，y=16，该烃的分子式为：C7H16，为饱和烃，属于烷烃。A．由分析可知，该脂肪烃属于烷烃，其分子式为C7H16，A正确；B．由分析可知，该烃的分子式为：C7H16，属于烷烃，能发生取代反应，不能发生加成反应，B正确；C．该脂肪烃主链有4个碳原子的结构只有1种，为(CH3)3CCH(CH3)2，C错误；D．该脂肪烃主链有5个碳原子的结构有5种，分别为(CH3)3CCH2CH2CH3、(CH3)2CHCH(CH3)CH2CH3、(CH3)2CHCH2CH(CH3)2、CH3CH2C(CH3)2CH2CH3、CH3CH2CH(CH2CH3)2，D正确；答案选C。
问题三 烷烃卤代物的同分异构体书写与数目确定
【典例3】有机物C5H11Cl的同分异构体中，含有2个—CH3结构的有机物共有
A．2种 B．4种 C．6种 D．8种
【答案】B
【解析】一氯戊烷的同分异构体可以视作正戊烷、异戊烷、新戊烷分子中的氢原子被氯原子取代所得结构，其中正戊烷、异戊烷的一氯代物中含有2个甲基的同分异构体各有2种，新戊烷的一氯代物中不可能含有2个甲基的同分异构体，则符合条件的同分异构体共有4种，故选B。
【解题必备】一元取代物种类的确定方法：烃分子中有多少中结构不同的氢原子，其一元取代物就有多少种同分异构体①根据烷基的种类确定一元取代物种类，如：丁基(—C4H9)的结构有4种，戊基(—C5H11)的结构有8种，则C4H9Cl有4种，C5H11Cl有8种。②等效氢法：有几种等效氢原子就有几种一元取代物。
【变式3-1】某烷烃可生成三种沸点不同的一氯代物，则烷烃的结构简式为
A．(CH3)2CHCH2CH2CH3 B．(CH3CH2)2CHCH3
C．(CH3)2CHCH(CH3)2 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。
【变式3-2】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．CH4 B．C3H8 C．C4H10 D．C5H12
【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。
1．主链上含有4个碳原子，分子中共有6个碳原子的烷烃，其结构有
A．2种 B．3种 C．4种 D．5种
【答案】A
【解析】主链上含有4个碳原子，分子中共有6个碳原子的烷烃，不可能含有1个支链，只能含有2个-CH3。2个-CH3可以连在同一个碳原子上[(CH3)3CCH2CH3]，也可以连在不同碳原子上[(CH3)2CHCH(CH3)2]，所以有两种不同结构，故选A。
2．与 为两种烃分子的球棍模型。下列关于这两种烃的说法正确的是
A．互为同分异构体 B．分子式不相同
C．均属于不饱和烃 D．互为同系物
【答案】A
【分析】由题干两种烃分子的球棍模型与 可知，两种烃的分子式均为C4H10。
【解析】A．同分异构体是指分子式相同而结构不同的化合物，结合分析可知，上述两种烃互为同分异构体，A正确；B．由分析可知，分子式均为C4H10，B错误；C．由分析可知，分子式均为C4H10，符合烷烃的组成通式，故均属于饱和烃，C错误；D．同系物是指结构相似在组成上相差一个或若干个CH2原子团的化合物，故不互为同系物，D错误；故答案为：A。
3．对如图物质命名正确的是
A．4，5-二甲基-2-乙基己烷
B．2，3-二甲基-5-乙基己烷
C．3，5，6-三甲基庚烷
D．2，3，5-三甲基庚烷
【答案】D
【解析】根据该物质的结构式可知，该物质的系统命名为2，3，5-三甲基庚烷；答案选D。
4．下列有机物名称正确的是
A．2-甲基-氯丙烷 B．2-甲基-3-丁烯
C．2，3，3-三甲基丁烷 D．2，3-二甲基-4-乙基己烷
【答案】D
【解析】A．官能团的位置未标明，应为2-甲基-1-氯丙烷，故A错误；B．双键编号不是最小，应为3-甲基-1-丁烯，故B错误；C．支链编号之和必须最小，正确命名是2，2，3-三甲基丁烷，故C错误；D．符合烷烃命名原则，主链最长，主链编号之和最小等，故D正确；故选D。
5．C6H14的各种同分异构体中，所含甲基数和它的一氯取代物的数目与下列叙述不相符的是
A．4个甲基，能生成4种一氯代物 B．3个甲基，能生成4种一氯代物
C．3个甲基，能生成5种一氯代物 D．2个甲基，能生成3种一氯代物
【答案】A
【解析】A．含4个甲基，则有(CH3)2CHCH(CH3)2和(CH3)3CCH2CH3两种结构，前一种有2种一氯代物，后一种有3种一氯代物，即不可能生成4种一氯代物，A错误；
B．3个甲基，结构为(CH3CH2)2CHCH3，能生成4种一氯代物，B正确；C．含3个甲基，结构为(CH3)2CHCH2CH2CH3有5种一氯代物，C正确；D．含2个甲基，为CH3CH2CH2CH2CH2CH3，有3种H原子，则有3种一氯代物，D正确；故答案为：A。
6．某有机物中含有3个—CH3、1个、2个—CH2—，试写出符合该条件的有机物的结构简式，并命名：
【答案】，2-甲基戊烷；，3-甲基戊烷
【分析】书写同分异构体时，先考虑碳链异构的情况，再考虑官能团的位置异构；分子中共含有3个-CH3、2个—CH2—和1个，说明该烷烃只含有一个支链，该支链不可能是乙基，只能是甲基，据此分析。
【解析】2个-CH2-和1个的连接方式有：-CH2-CH2-CH-和-CH2-CH-CH2-两种，然后添上3个甲基，就可以得到有机物的结构简式，满足要求的有机物共有两种，分别为：，2-甲基戊烷；，3-甲基戊烷。
1.在烷烃分子中，、、、中的碳原子分别称为伯、种叔、季碳原子，数目分别用、、、表示。，的烷烃共有
A．2种 B．3种 C．4种 D．5种
【答案】B
【解析】由题干信息可知，符合条件的烷烃共有：(CH3)3CCH(CH3)CH2CH3、(CH3)3CCH2CH(CH3)2、(CH3)2CHC(CH3)2CH2CH3，故答案为：B。
2.有以下5种物质：①CH3(CH2)3CH3，②CH3CH2CH2CH2CH2CH3，③(CH3)2CHCH2CH3，④CH3CH2CH2CH3，⑤(CH3)2CHCH3。下列说法正确的是
A．沸点高低：②>③>①>⑤>④ B．③的一溴代物有6种
C．①③④⑤互为同系物 D．②可由3种C6H12的烯烃与加成而得到
【答案】D
【解析】A．烷烃的沸点高低规律：碳原子越多，沸点越高；碳原子数目相同，支链越多，沸点越低；因此沸点高低；②>③>①>④>⑤，A错误；B．③有五种位置的氢即，其一溴代物有5种，B错误；C．④⑤是分子式相同，结构式不同，因此两者同分异构体，C错误；D．单烯烃与H2加成可以得到烷烃，根据烷烃相邻的两个碳原子上都去掉一个氢原子而形成双键即单烯烃，根据碳架结构得到即单烯烃有3种，D正确；答案选D。
3.某烃类物质的分子键线式可表示为，下列有关说法正确的是
A．该烃碳原子连接形成的结构为平面等边四边形
B．相邻的碳碳键形成的夹角为90度
C．由于成环碳原子之间的单键不能自由旋转，碳环上两个相同的取代基(不与同一个碳原子相连)会出现在碳环同侧(顺式)或异侧(反式)，该烃的二氯代物中有两组互为顺反异构
D．该物质与丙烷互为同系物
【答案】C
【解析】A．物质的分子键线式可知，该烃中碳原子各形成两对共价键，剩余两对孤对电子，碳原子的价层电子对数为4对，碳原子采用sp3杂化，由于碳原子间的键长都相等，故碳原子连接形成的结构为空间等边四边形（如图所示：），故A错误；B．该烃中碳原子各形成两对共价键，剩余两对孤对电子，碳原子的价层电子对数为4对，碳原子采用sp3杂化，四个碳原子不在同一个平面内，相邻的碳碳键形成的夹角不可能为90度，键角约为111.5°，故B错误；C．该烃的二氯代物有：①当两个氯原子取代在一个碳原子上时，只有一种结构，，②当两个氯原子取代在两个碳原子上时，处在相邻和相对的位置，分别有两种结构：和、和，这两组结构互为顺反异构，故C正确；D．该物质为环丁烷，环丁烷的分子式为C4H8，通式为CnH2n，丙烷的分子式为C3H8，通式为CnH2n+2，环丁烷与丙烷的通式不相同，结构不相似，不能互为同系物，故D错误；故选C。
4．下列化合物的一氯代物的数目大小排列顺序正确的是
①CH3CH2CH2CH2CH2CH3 ②(CH3)3CCH(CH3)CH2CH3
③(CH3)3CCH2CH3 ④(CH3)3CCH2C(CH3)3
A．①＞②＞③＞④ B．③＞②＞④＞①
C．③＝①＞②＞④ D．②＞③＝①＞④
【答案】D
【解析】由对称分析法可以判断四种烷烃的一氯代物的数目。①CH3CH2CH2CH2CH2CH3 有3种；②(CH3)3CCH(CH3)CH2CH3有5种；③(CH3)3CCH2CH3 有3种；④(CH3)3CCH2C(CH3)3有2种。所以②＞③＝①＞④，D正确。
5．一氯代物只有一种的烷烃，按烷烃相对分子质量由小到大的顺序排列，下列判断不正确的是
A．第3项的同分异构体中的一氯代物可能为4种
B．第4项烷烃系统命名为：2，2，3，3-四甲基丁烷
C．第6项烷烃的分子式为
D．符合条件的烷烃的化学键类型完全相同
【答案】D
【分析】一氯代物只有一种的烷烃，按烷烃相对分子质量由小到大的顺序排列，有CH4、CH3CH3、C(CH4)3、CH3C(CH3)2C(CH3)3……
【解析】A．结合分析可知第3项为C(CH4)3，其同分异构体CH3CH(CH3)CH2CH3有4种等效氢，其一氯代物为4种，A正确；B．第4项为(CH3)3CC(CH3)3，其系统命名法命名为2，2，3，3-四甲基丁烷，B正确；C．前4项的分子式为:CH4、C2H6、C5H12、C8H18，奇数项的C原子个数为前一奇数项中烷烃的C和H原子个数之和，偶数项中C原子个数为其前一个偶数项中C、H原子个数之和，所以第六项中C原子个数是第四项中C原子、H原子个数之和为26，所以第6项烷烃的分子式为C26H54，C正确；D．CH4只有极性键，其余均含极性键和非极性键，即符合条件的烷烃的化学键类型完全相同，D错误；答案选D。
6．在烷烃分子中，—CH3、—CH2—、、中的碳原子分别称为伯、仲、叔、季碳原子，数目分别用n1、n2、n3、n4表示。例如：分子中n1=6，n2=1，n3=2，n4=1。试根据不同烷烃的组成和结构，分析烷烃(除甲烷外)中各原子数的关系。
(1)烷烃分子中氢原子数为n0，n0与n1、n2、n3、n4的关系是：n0= 或n0= 。
(2)四种碳原子数之间的关系为n1= 。
(3)若某分子中n2=n3=n4=1，则该分子的结构简式可能是 。
(4)若某种共价化合物分子中含有C、N、H三种元素，其数目分别用a、b、c表示，则氢原子数目最多为c= 。
(5)若某种共价化合物分子中只含有C、N、O、H四种元素，其数目分别用a、b、c、d表示，则氢原子数目最多为d= 。
【答案】(1) 3n1+2n2+n3 2(n1+n2+n3+n4)+2
(2)n3+2n4+2
(3)， ，
(4)c=2a+2+b
(5)d=2a+2+b
【解析】（1）伯、仲、叔、季碳原子上连接的氢原子数分别为3、2、1、0，则n0=3n1+2n2+n3；烷烃中的碳原子数n=n1+n2+n3+n4，根据烷烃的通式CnH2n+2，则n0=2(n1+n2+n3+n4)+2，故答案为：3n1+2n2+n3；2(n1+n2+n3+n4)+2；
（2）由(1)中两种关系式的共同点：均为烷烃中H的总数，可知两种表达式结果相等，即3n1+2n2+n3=2(n1+n2+n3+n4)+2，解得n1= n3+2n4+2，故答案为：n3+2n4+2；
（3）据-CH3、-CH2-、 、的结构特点知：-CH3在端点， 、、-CH2-必在链的中间，满足条件的为： ， ，，故答案为： ， ， ；
（4）共价化合物分子中，C原子满足四价原则，N原子满足三价原则，C原子数目一定时，每增加一个N原子，就增加一个H原子，C原子数目为a时，H原子数目最多为2a+2，在此基础上增加b个N原子，则增加b个H原子，则H原子数目最多为c=2a+2+b，故答案为：c=2a+2+b；
（5）比较相同C原子数目的烷烃和饱和一元醇的分子式通式，可知增加O原子，对H原子数目没有影响，则H原子数目最多仍为d=2a+2+b，故答案为：d=2a+2+b。第04课 烷烃的命名和同分异构体
1．学会烷烃的命名——习惯命名法和系统命名法。 2．掌握烷烃及其取代物同分异构体的书写和数目的确定。
一、烷烃的命名
1、烃基和烷基的概念
(1)烃基：烃分子失去 氢原子所剩余的原子团叫 基，烃基一般用“ ”来表示
(2)烷基：像这样由烷烃失去 氢原子剩余的原子团叫 基，烷基的组成通式为 。常见的烷基有：
名称 甲基 乙基 正丙基 异丙基
结构简式
(3)特点：①烃基中短线表示 电子 ②烃基是 性的， 独立存在。
【易错提醒】①“基”是含有未成对电子的原子团， 电性；
②基团的电子式的写法：“—CH3”的电子式： ；“—CH2CH3”的电子式： ；
③基团的质子数和电子数的算法：直接等于各原子的质子数和电子数之 ；
质子数 电子数
甲基(—CH3)
羟基(—OH)
(4)根和基的区别：“ ”带电荷，“ ”不带电荷； 能独立存在，而 不能单独存在
2、烷烃的命名：烷烃的命名法是有机化合物命名的基础，烷烃常用的命名法有习惯命名法和系统命名法
(1)烷烃的习惯命名法——只能适用于构造比较简单的烷烃
①根据烷烃分子里所含碳原子数目来命名，碳原子数加“烷”字，就是简单的烷烃的命名，称为“某烷”。
②碳原子数在10以内的，从1到10依次用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸来表示；碳原子数在十以上的用汉字数字表示；如：C4H10的名称为 、C9H20的名称为 、C17H36叫 。
③当碳原子数相同时，存在同分异构体时，在(碳原子数)烷名前面加 、 、 等，分子式为C5H12的同分异构体有 种，写出它们的名称和结构简式：
a．CH3CH2CH2CH2CH3分子结构中无支链称为 ：
b．称为 ；
c．，分子结构中含有称为 ；
④含碳原子数较多，结构复杂的烷烃采用系统命名法
(2)烷烃的系统命名法
①选主链，称“某烷”：最长、最多碳的碳链定主链 (选主链的原则：优先考虑 →等长时考虑支链最 )
a．选定分子中最长的碳链作为主链，并按照 链上碳原子的数目称为“某烷”，支链作为 基。如：
应选含6个碳原子的碳链为主链，如虚线所示，称为“ 烷”
b．如果在一个分子中有多条相同碳原子数的最长碳链，则选择含支链较多的那条碳链为主链。如：
主链最长(7个碳)时，选主链有a、b、c三种方式，其中：a有 个支链、b有 个支链、c有 个支链，所以方式 正确
②编号位，定支链：(编号位的原则：首先要考虑“ ”；同“ ”，考虑“ ” ；同“ ”，考虑“ ”)
a．选主链中离 链最近的一端开始编号，用1、2、3等数字给主链上的各个碳原子依次编号定位，使支链 获得最 的编号，以确定支链的位置。即：首先要考虑“近”，从离支链最近的一端开始编号，定1号位。如：
b．若有两个不同的支链，且分别处于距主链两端同近的位置，则从较 的支链一端开始编号。即：同“近”，考虑“简” 。如：
c．若有两个相同的支链，且分别处于距主链两端同近的位置，而中间还有其它支链，从主链的两个方向编号，可得两种不同的编号系列，两系列中各支链位次之和最 者即为正确的编号。即：同“近”、同“简”时考虑“小”。(或从离第三个支链最近的一端开始编号)。如：
方式一的位号和为 方式二的位号和为 所以方式 正确
③写名称，按“取代基位次——取代基名称——母体名称”的顺序书写，格式：位号—支链名—位号—支链名某烷
a．取代基，写在前，标位置，短线连：将支链的名称写在主链名称的 ，在支链的前面用 注明它在主链上所处的位置，并在数字与名称之间用一短线隔开，如：命名为： ；
b．不同基，简到繁：如果主链上有几个不同的支链，把简单的写在 ，把复杂的写在 ，如：命名为： ；
c．相同基，合并算：如果主链上有相同的支链，可以将支链合并起来，用“二”“三”等数字表示支链的 数。两个表示支链位置的阿拉伯数字之间需用“，”隔开，如：命名为 。
【易错提醒】①取代基的位号必须用阿拉伯数字“2、3、4......”表示，位号没有“ ”；
②相同取代基合并算，必须用中文数字“二、三、四......”表示其个数，“ ”省略不写；
③表示取代基位号的阿拉伯数字“2，3，4......”等数字相邻时，必须用“ ”相隔，不能用“ ”；
④名称中阿拉伯数字与汉字相邻时，必须用短线“ ”隔开；
⑤若有多种取代基，不管其位号大小如何，都必须把简单的写在 ，复杂的写在 ；
⑥在烷烃命名中不可能出现“ 甲基、 乙基， 丙基”这样的取代基。
二、烷烃同分异构体的书写及取代物种类的找法
1、烷烃同分异构体的书写方法——“减碳法”：，主链上有两个取代基时，采取“定一移一”的方法。 (烷烃只存在碳链异构，以C6H14为例)
书写的步骤 碳架式 注意
①将分子中所有碳原子连成直链作为主链 C—C—C—C—C—C (a)
②从主链一端取下一个碳原子作为支链(即甲基)，依次连在主链对称轴一侧的各个碳原子上，此时碳骨架有两种 (b) (c) 甲基不能连在①位和⑤位碳原子上，否则与原直链时相同；对于(b)中②位和④位碳原子等效，只能用一个，否则重复
③从主链上取下两个碳原子作为一个支链(即乙基)或两个支链(即两个甲基)依次连在主链对称轴一侧的各个碳原子上，此时碳骨架结构有两种 (d) (e) ②位或③位碳原子上不能连乙基，否则主链上会有5个碳原子，则与(b)中结构重复
【名师归纳】(1)两注意：①选择碳原子数最 的碳链为主链；②找出 ；
(2)四句话：主链由 到 ，支链由 到 ，位置由 到 ，排列 、 到 ；
(3)取代基不能连在 端，否则与原直链时相同；
(4)从母链上取上的碳原子数，不得 于母链所剩余的碳原子数；
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 CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 C6H14 C7H16
个数
3、烷烃一氯代物和多氯代物的找法
(1)等效氢
①同 碳原子上连接的氢原子等效，如：甲烷(CH4)分子中4个氢原子是等效的。
②同 碳原子上所连接的甲基上的氢原子等效，如：新戊烷()分子中四个甲基等效，各甲基上的氢原子完全等效，也就是说新戊烷分子中的12个H原子是等效的。
③分子中处于 位置上的氢原子是等效的，如：分子中的18个氢原子是等效的。
（2）一元取代物的找法：烃分子中有多少种结构不同的氢原子，其一元取代物就有多少种同分异构体
①根据烷基的种类确定一元取代物种类，
烷基 甲基 乙基 丙基 丁基 戊基
个数
如：丁基(—C4H9)的结构有 种，戊基(—C5H11)的结构有 种，则C4H9Cl有 种，C5H11Cl有 种。
②等效氢及等效氢法：有几种等效氢原子就有几种一元取代物，如CH4、、等效氢只有一种，其一氯代物也只有一种。
（3）多元取代物种类——分次定位法，如：C3H8的二氯代物，先找一氯代物，再利用等效氢法，再用氯原子取代一氯代物上的氢原子。
①二氯代物的找法：先找一氯代物，再用氯原子取代一氯代物上的氢原子；
②三氯代物的找法：先找二氯代物，再用氯原子取代二氯代物上的氢原子。
4、换元法：将有机物分子中的不同原子或基团进行等效代换，如：乙烷分子中共有6个H原子，若有一个H原子被Cl原子取代所得一氯乙烷只有一种结构，那么五氯乙烷有多少种？假设把五氯乙烷分子中的Cl原子转换为H原子，而H原子转换为Cl原子，其情况跟一氯乙烷完全相同，故五氯乙烷也有 种结构。同样，二氯乙烷有两种结构，四氯乙烷也有 种结构。
【思考与讨论p32】参考答案：
问题一 烷烃的命名
【典例1】“辛烷值”用来表示汽油的质量，汽油中异辛烷的爆震程度最小，将其辛烷值标定为100，右图是异辛烷的球棍模型，则异辛烷的系统命名为
A．1,1,3,3-四甲基丁烷 B．2,2,4-三甲基丁烷
C．2,4,4-三甲基戊烷 D．2,2,4-三甲基戊烷
【变式1-1】下列各有机化合物的命名正确的是（ ）
A．3﹣甲基﹣4﹣乙基戊烷 B．3，3，4﹣三甲基己烷
C．2，2﹣甲基戊烷 D．3，5﹣二甲基己烷
【变式1-2】下列烷烃的系统命名中，正确的是
A．2，3，3-三甲基丁烷 B．3，3-甲基戊烷
C．3-甲基-2-乙基戊烷 D．2，3-二甲基丁烷
问题二 烷烃的同分异构体书写与数目确定
【典例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
【变式2-1】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
【变式2-2】完全燃烧某脂肪烃，测得碳的质量分数为84%，氢的质量分数为16%，又测得其密度为相同条件下氢气的50倍。下列说法不正确的是
A．该脂肪烃属于烷烃，其分子式为C7H16
B．该脂肪烃能发生取代反应，不能发生加成反应
C．该脂肪烃主链有4个碳原子的结构有2种
D．该脂肪烃主链有5个碳原子的结构有5种
问题三 烷烃卤代物的同分异构体书写与数目确定
【典例3】有机物C5H11Cl的同分异构体中，含有2个—CH3结构的有机物共有
A．2种 B．4种 C．6种 D．8种
【变式3-1】某烷烃可生成三种沸点不同的一氯代物，则烷烃的结构简式为
A．(CH3)2CHCH2CH2CH3 B．(CH3CH2)2CHCH3
C．(CH3)2CHCH(CH3)2 D．(CH3)3CCH2CH3
【变式3-2】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．CH4 B．C3H8 C．C4H10 D．C5H12
1．主链上含有4个碳原子，分子中共有6个碳原子的烷烃，其结构有
A．2种 B．3种 C．4种 D．5种
2．与 为两种烃分子的球棍模型。下列关于这两种烃的说法正确的是
A．互为同分异构体 B．分子式不相同
C．均属于不饱和烃 D．互为同系物
3．对如图物质命名正确的是
A．4，5-二甲基-2-乙基己烷
B．2，3-二甲基-5-乙基己烷
C．3，5，6-三甲基庚烷
D．2，3，5-三甲基庚烷
4．下列有机物名称正确的是
A．2-甲基-氯丙烷 B．2-甲基-3-丁烯
C．2，3，3-三甲基丁烷 D．2，3-二甲基-4-乙基己烷
5．C6H14的各种同分异构体中，所含甲基数和它的一氯取代物的数目与下列叙述不相符的是
A．4个甲基，能生成4种一氯代物 B．3个甲基，能生成4种一氯代物
C．3个甲基，能生成5种一氯代物 D．2个甲基，能生成3种一氯代物
6．某有机物中含有3个—CH3、1个、2个—CH2—，试写出符合该条件的有机物的结构简式，并命名：
1.在烷烃分子中，、、、中的碳原子分别称为伯、种叔、季碳原子，数目分别用、、、表示。，的烷烃共有
A．2种 B．3种 C．4种 D．5种
2.有以下5种物质：①CH3(CH2)3CH3，②CH3CH2CH2CH2CH2CH3，③(CH3)2CHCH2CH3，④CH3CH2CH2CH3，⑤(CH3)2CHCH3。下列说法正确的是
A．沸点高低：②>③>①>⑤>④ B．③的一溴代物有6种
C．①③④⑤互为同系物 D．②可由3种C6H12的烯烃与加成而得到
3.某烃类物质的分子键线式可表示为，下列有关说法正确的是
A．该烃碳原子连接形成的结构为平面等边四边形
B．相邻的碳碳键形成的夹角为90度
C．由于成环碳原子之间的单键不能自由旋转，碳环上两个相同的取代基(不与同一个碳原子相连)会出现在碳环同侧(顺式)或异侧(反式)，该烃的二氯代物中有两组互为顺反异构
D．该物质与丙烷互为同系物
4．下列化合物的一氯代物的数目大小排列顺序正确的是
①CH3CH2CH2CH2CH2CH3 ②(CH3)3CCH(CH3)CH2CH3
③(CH3)3CCH2CH3 ④(CH3)3CCH2C(CH3)3
A．①＞②＞③＞④ B．③＞②＞④＞①
C．③＝①＞②＞④ D．②＞③＝①＞④
5．一氯代物只有一种的烷烃，按烷烃相对分子质量由小到大的顺序排列，下列判断不正确的是
A．第3项的同分异构体中的一氯代物可能为4种
B．第4项烷烃系统命名为：2，2，3，3-四甲基丁烷
C．第6项烷烃的分子式为
D．符合条件的烷烃的化学键类型完全相同
6．在烷烃分子中，—CH3、—CH2—、、中的碳原子分别称为伯、仲、叔、季碳原子，数目分别用n1、n2、n3、n4表示。例如：分子中n1=6，n2=1，n3=2，n4=1。试根据不同烷烃的组成和结构，分析烷烃(除甲烷外)中各原子数的关系。
(1)烷烃分子中氢原子数为n0，n0与n1、n2、n3、n4的关系是：n0= 或n0= 。
(2)四种碳原子数之间的关系为n1= 。
(3)若某分子中n2=n3=n4=1，则该分子的结构简式可能是 。
(4)若某种共价化合物分子中含有C、N、H三种元素，其数目分别用a、b、c表示，则氢原子数目最多为c= 。
(5)若某种共价化合物分子中只含有C、N、O、H四种元素，其数目分别用a、b、c、d表示，则氢原子数目最多为d= 。
