2023年新版高中化學(xué) 同步講義（必修第二冊） 第17講 烷烴擴(kuò)展 含解析

第17講烷煌擴(kuò)展

0知識導(dǎo)航

主鏈由長到短

?知識精講

一、烷克同分異構(gòu)體的書寫方法

1.減碳對稱法

主鏈由長到短支鏈由整到散位■由心到邊∣?

*.舉個例子一庚烷(C7H16)有9種結(jié)構(gòu)

∣

β>M7φCιCH1CH2(HCHjCH2CH3CH1

CH,

CHJ

64儲6個(：

CHjCH.CHCH1-CH.-<H,m-CH-CH.CHr--CH2-5

CHCH

I11

I

CILCHj-C-OhCH1CH1-CH<HtH<Il

II

CH2-CH1

CH1CH

近ftf個(：

CU∣CH3(IICHjCH.

CH1CH1

I

CH,一-C-CH3-CH1--CH1CHr-CH-(H(H

I

I

CH.CH1

CH1CH1

▲主播4個C：CU-C—Ol-C

CH,

注意

主鏈上有兩個取代基時，采取“定一移一”的方法??

2.常見烷燒的同分異構(gòu)體數(shù)目

烷燒甲烷乙烷丙烷丁烷戊烷己烷庚烷

分子式CH4C2H6C3H8C4H10C5H12C6Hi4C7Hi6

個數(shù)1112359

二、一鹵代燒數(shù)目的判斷

1.等效氫

①連在同一碳原子上的氫原子等效；

②連在同一碳原子上的甲基上的氫原子等效；

③分子中處于對稱位置的氫原子等效。?

2.等效氫法

烷燒中有幾種等效氫，其一鹵代物就有幾種結(jié)構(gòu)。

3.烷基取代法

(1)烷基：指相應(yīng)的烷燒失去一個氫原子(H)后剩下的基團(tuán)。?

(2)將有機(jī)物看成由基團(tuán)(主要是煌基)連接而成，由煌基的異構(gòu)數(shù)目可推斷有機(jī)物的異構(gòu)體數(shù)

目?

如：丁基(一C4H9)有四種結(jié)構(gòu)，則一氯丁烷(一C4H9—C1)、丁醇(一C4H9—0H)、戊醛(一C4H9

—CHO),戊酸(一C4H9—COOH)也有四種結(jié)構(gòu)。.

(3)常見烷基的同分異構(gòu)體數(shù)目

烷基甲基乙基丙基丁基戊基

分子式—C∏3一C2H5一C3H7一C4H9一C5Hu

個數(shù)11248

對點訓(xùn)練

。題型一：烷煌的同分異構(gòu)體

【例1】含有5個碳原子的鏈狀烷燒的同分異構(gòu)體有

A.2種B.3種C.4種D.5種

【答案】B

【解析】

含有5個碳原子的鏈狀烷燒即為戊烷，其同分異構(gòu)體有3種，分別是正戊烷、異戊烷和新戊

烷，故B正確，故選B。

【變1】下列關(guān)于戊烷的說法正確的是?

A.分子中的碳原子在一條直線上B.其一氯代物共有8種

C.能與澳水發(fā)生取代反應(yīng)D.同分異構(gòu)體有2種

【答案】B

【解析】

A、戊烷中全是碳碳單健，碳原子排布呈鋸齒狀，戊烷中五個碳原子不在一條直線上，故A

錯誤；

B、正戊烷一氯代物有3種，異戊烷一氯代物有4利I新戊烷一氯代物有1種，其一氯代物

共有8種，故B正確；

C、戊烷不能與漠水發(fā)生取代反應(yīng)，故C錯誤；

D、戊烷同分異構(gòu)體有3種，CH3-CH2-CH2-CH2-CH3,CH3-CH(CH3)-CH2-CH3,C(CH3)4,故

D錯誤。

答案選B。

G題型二：一鹵代燃數(shù)目的判斷

【變2-1】下列各組有機(jī)物中，其一氯代物的數(shù)目不相等的是(>

CH5

A.正戊烷和正己烷B.新戊烷和

CH3CHCH3

H3CCH3

C.環(huán)戊烷和乙烷D.丙烷和

CH3CHCHCH3

【答案】B

【解析】

A.正戊烷分子中氫原子有3種，一氯代物有3種；正己烷分子中氫原子3種，一氯代物有

3種，所以二者一氯代物數(shù)目相同，故A不選；

CH3

B.新戊烷(CHs—C一CHJ只有-1種氫原子，一氯代物有1種，異丁烷

CH3

CH3

(I)有2種H原子，一氯代物有2種，故B選；

CHj,-CH—CH,3

C.環(huán)戊烷和乙烷都只有一種氫原子，一氯代物只有一種，故C不選；

H1CCH3

D.丙烷有2種H原子，一氯代物有2種，II有2種H原子，一氯代物有2種，

CH3CHCHCH,

故D不選

故選B。

【點睛】

把握等效氫的判斷是解題的關(guān)鍵。本題的易錯點為C,要注意環(huán)戊烷的結(jié)構(gòu)簡式用鍵線式表

示為。，結(jié)構(gòu)中所有氫原子等效。

【變2-3】某烷燒可生成三種沸點不同的一氯代物?

A.(CH3)2CHCH2CH2CH3B.(CH3CH2)2CHCH3

C.(CH3)2CHCH(CH3)2D.(CH3)3CCH2CH3

【答案】D

【解析】

A.(CH3)2CHCH2CH2CH3分子中含有5種化學(xué)環(huán)境不同的H原子，其一氯代物有5種，故

A不符合；

B.(CH3CH2)2CHCH3分子中含有4種化學(xué)環(huán)境不同的H原子，其一氯代物有4種，故B不

符合：

C.(CH3)2CHCH(CH3)2分子中含有2種化學(xué)環(huán)境不同的H原子，其一氯代物有2種，故C

不符合；

D.(CH3)3CCH2CH3分子中含有3種化學(xué)環(huán)境不同的H原子，其一氯代物有3種，故D符

合；

故選D。

［例3］分子式為C4H∣0的燒一氯代物的同分異構(gòu)體有?

A.4種B.5種C.6種D.10種

【答案】A

【解析】

CHrX√H—CH3

分子式為C4H∣0的丁烷結(jié)構(gòu)有兩種，分別為CH3CH2CH2CH3和jI,而

-CH3

CH3CH2CH2CH3中有兩種氫原子，一氯代物有兩種；3?中也有兩種氫原子，

CH3

一氯代物也有兩種，故C4H∣0的一氯代物的同分異構(gòu)體有4種；

故選Ao

【變3-3】某煌具有同分異構(gòu)體，且各同分異構(gòu)體的一氯代物的種數(shù)相同，該煌的分子式是

A.CH4B.C3H8C.C4Hi0D.C5H∣2

【答案】C

【解析】

A.甲烷沒有同分異構(gòu)體，A不正確；

B.丙烷沒有同分異構(gòu)體，B不正確；

D.丁烷有2種同分異構(gòu)體，分別是正丁烷和異丁烷，其中等效氫原子的種類都是2種，C

正確；

D.戊烷有3種同分異構(gòu)體，分別是正戊烷、異戊烷和新戊烷，其中等效氫原子的種類分別

是3、4、1種，D不正確；

答案選C。

［例4］CGHM的各種同分異構(gòu)體中所含的甲基數(shù)目和一氯取代物的數(shù)目可能是?

A.2,4B.4,1C.3,5D.4,4

【答案】C

【解析】

C6H14的各種同分異構(gòu)體中只有CH3CH2CH2CH2CH2CH3中含2個甲基，一氯取代物的數(shù)

目為3種；

CHj-CH-CH2-CH2-CH,

口若C6H∣4的某種同分異構(gòu)體中含3個甲基，則C6H”的結(jié)構(gòu)為I,有?5

CHj

CHJ-CHJ-CH-CHJ-CHJ

種一氯代物；若為I，一氯代物有4種：

CHj

CHJ-CH-CH-CHJ

口若C6HM的某種同分異構(gòu)體中含4個甲基，則C6H∣4的結(jié)構(gòu)為II或

CHjCHJ

CHJ

CH,―C—CH2―CHj.前一種有2種一氯代物，后一種有3種一氯代物；

CH3

綜上所述，答案為C。

【變5】ImOl某烷燒在氧氣中充分燃燒，需要消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氧氣179.2L,它在光照的

條件下與氯氣反應(yīng)能生成三種不同的一氯取代物(不考慮立體異構(gòu))，該煌的結(jié)構(gòu)簡式是?

CH—CH-CH-CH1

A.CH1-C-CH.CH,B.

CH1

CH,

CH,

I

C.CHCHCHCHCHD.H.<((U

32223I

CH,

【答案】C

【解析】

在光照的條件下與氯氣反應(yīng)能生成三種不同的一氯取代物，那么就有3種化學(xué)環(huán)境不同的H,

V1792L

ImoI該燃燃燒需氧氣1792L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，其物質(zhì)的量為α力=不擊~?=8mol,

V(<(<.*τL<∕IllOlj

14

A.該分子式是CGH∣4,耗氧量?為：6+—=9.5mol，故A錯誤；

4

12

B.該分子式是C5H]2,耗氧量為：5+—=8mol,分子式中含有4種化學(xué)環(huán)境不同的H,故

4

C錯誤；

12

C.該分子式是C5H12,耗氧量為：5÷-=8mol,分子式中含有3種化學(xué)環(huán)境不同的H,符

4

合題意，故C正確；

12

D.該分子式是CsH⑵耗氧量為：5+-=8mol,分子式中含有1種化學(xué)環(huán)境不同的H,故

4

D錯誤；

故選：Co

提分特訓(xùn)

【題1】某烷燒發(fā)生氯代反應(yīng)后，只能生成三種沸點不同的一氯代產(chǎn)物，此烷燒是

A.(CH3)2CHCH2CH2CH3B.CH3CH2CH2CH2CH3

C.(CH3)2CHCH(CH3)2D.(CH3)3CCH2CH2CH3

【答案】B

【解析】

A.(CH3)2CHeH2CH2CH3分子中含有5種化學(xué)環(huán)境不同的氫原子，其一氯取代物有5種，A

項錯誤；

B.CH3CH2CH2CH2CH3分子中含有3種化學(xué)環(huán)境不同的氫原子，其一氯取代物有3種，B

項正確；

C.(CH3)2CHCH(CH3)2分子中含有2種化學(xué)環(huán)境不同的氫原子，其一氯取代物有2種，C項

錯誤；

D.(CH3)3CCH2CH2CH3分子中含有4種化學(xué)環(huán)境不同的氫原子，其一氯取代物有4種，D

項錯誤；

答案選B。

【題2】主鏈上有5個碳原子，含甲基，乙基兩個支鏈的烷燒有()■

A.5種B.4種C.3種D.2種

【答案】D

【解析】

主鏈5個C,則乙基只能在3號C上，甲基可以在2號C、或者3號C上，所以有如下2

CH3CH3

種：CHr-CH^-C-CH1~CH3、CH,—CH—CH—CH1-CHyD正確。

答案選D。

【題3】ImOl某烷燒在氧氣中充分燃燒，需要消耗氧氣246.4L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，它在光照的條

件下與氯氣反應(yīng)，生成4種不同的一氯取代物。該烷燒的結(jié)構(gòu)簡式是

CHj

I

A.CHjCCH2CH2CH,B.CH3CH2CH2CH2CH3

CH,

CH3

CCHJCH,CHCHJ

D.CH3-CHZ-C-CH2-CH2-CH;

CH1

CH3

【答案】A

【解析】

2464L

由題意知,該有機(jī)物充分燃燒消耗。2物質(zhì)的量〃(。2尸五際=UmoL由烷煌燃燒通式

CnH2nt2+—0.,—遮~>nCO+(n+l)H20,得三-=11,解得n=7,即該烷燃中有7個碳，

BPC7H16,由題意知，該有機(jī)物含4種氫，故答案選A。

【題4】用相對分子質(zhì)量為43的烷基取代烷煌(QHK))分子中的一個氫原子，所得的有機(jī)化

合物有(不考慮立體異構(gòu))

A.5種B.7種C.8種D.4種?

【答案】B

【解析】

相對分子質(zhì)量為43的烷基有兩種：-CH2CH2CH3(丙基)和-CH(CH)(異丙基)，烷燃Q(Hu)有

兩種碳架異構(gòu)：c-c-c-c、c一7一C,均各有2種氫原子，則一個氫原子被取代

C

1234

的情況共有4種：C-C-f-C、C一f-C,故有8個取代結(jié)構(gòu)，其中

C

1

(CH3)2CHCH2CH2CH2CH3重復(fù)了一次，因此所得的有機(jī)化合物共有7利∣,故B正確;

答案選B。

【題5】如圖是幾種烷燒分子的球棍模型:

A

(1)A、B、E三種烷煌的關(guān)系為,C、D、E的關(guān)系為

(2)用習(xí)慣命名法命名：D

(3)E的一氯代物有.種，請寫出它們的結(jié)構(gòu)簡式:

【答案】同系物同分異構(gòu)體異戊烷1(CH3)3-C-CH2Cl

【解析】

(I)A為丙烷、B為丁烷、E為新戊烷，三種物質(zhì)均屬于烷燒，且碳原子數(shù)不同，結(jié)構(gòu)相似,

分子組成相差若干個-CH2,所以屬于同系物；C為正戊烷、D為2-甲基丁烷，與E的分子

式相同，結(jié)構(gòu)不同，所以屬于同分異構(gòu)體；

(2)D的習(xí)慣命名法為異戊烷；

(3)E分子中的4個甲基連在同一C原子上，所以H原子數(shù)只有1種，其結(jié)構(gòu)簡式是

(CH3)3-C-CH2Clo

【題6】可燃冰屬于甲烷的水合物，其結(jié)構(gòu)如圖所示，請回答下列問題。?

(1)下列說法正確的是.l(填標(biāo)號)

可燃冰中CH,與H2O以共價鍵的形式相結(jié)合

B.使用可燃冰時應(yīng)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體

(2)如圖所示是某同學(xué)利用注射器設(shè)計的簡易實驗裝置。加熱分離出可燃冰中的甲烷，將10

mL甲烷注入甲注射器中，在同溫、同壓下向乙注射器中注入50mLCl2,將乙注射器中氣

體推入甲注射器中，用日光照射甲注射器一段時間，氣體在甲注射器中發(fā)生反應(yīng)。?

口下列是某同學(xué)預(yù)測的實驗現(xiàn)象，其中正確的是(填標(biāo)號)。

A.氣體最終變?yōu)闊o色B.實驗過程中，甲注射器活塞向右移動

C.甲注射器內(nèi)壁有油狀液滴產(chǎn)生D.產(chǎn)生火花

口甲注射器中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)類型為。

□反應(yīng)后，甲注射器中剩余氣體最好用(填標(biāo)號)吸收。

A.水B.氫氧化鈉溶液C.硝酸銀溶液D.飽和食鹽水

(3)丙烷能產(chǎn)生破壞臭氧層的一氯六氟丙烷(C3HRCI),該物質(zhì)的同分異構(gòu)體有種。

【答案】BDBC取代反應(yīng)B5

【解析】

(I)A.CH4與H?。以分子間作用力結(jié)合在一起形成可燃冰，A項錯誤：

B.CH4易燃、易爆，所以使用過程中要注意安全，B項正確；

C.CH3CI?CHCh是四面體結(jié)構(gòu)但不是正四面體結(jié)構(gòu)，CCL為正四面體結(jié)構(gòu)，C項錯誤；

CHJ-CH-CHJ

D.該有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡式為I,屬于烷燒，其性質(zhì)與CHq相似，所以該有機(jī)

CHj

物在光照下能與漠蒸氣發(fā)生取代反應(yīng)，D項正確；

答案選BDo

(2)在光照下，甲烷與氨氣發(fā)生多步取代反應(yīng)：CH4+Cl2→CHtCl+HCl-

光光UCI先

CH3Cl+Cl2→CH2Cl2+HCI，CH2Cl2+Cl2→CHC1,+HCl,CHCl3+Cl2→CC14+HC1。

□理論上，甲烷與氯氣的體積比為1匚4時，二者恰好完全反應(yīng)，而甲注射器中甲烷與氯氣

的體積比為15,說明氯氣過量，最終氣體中仍有氯氣；該反應(yīng)進(jìn)行緩慢，不會產(chǎn)生火花;

產(chǎn)物中只有氯化氫和一氯甲烷為氣體，其他為油狀液體，所以氣體的總體積減小，內(nèi)部壓強(qiáng)

減小，甲注射器活塞向右移動，答案選BC：

■甲烷分子中的四個氫原子可被氯原子逐一取代，故甲注射器中發(fā)生的是取代反應(yīng)；

剩余氣體中含有氯氣和氯化氫，最好用氫氧化鈉溶液吸收；

(3)該物質(zhì)的同分異構(gòu)體可根據(jù)氫、氯原子在碳原子上的位置變化得到，其碳鏈可表示為

在？②③，氫、氯原子均與口號或口號碳原子相連（均與口號碳原子相連時為重復(fù)情況）時共

Wχ?Jx?）

有2種結(jié)構(gòu)。氫、氯原子分別與「、「號碳原子或〕、號碳原子或、1號碳原子相連（其他

相連情況為重復(fù)情況）時共有3種結(jié)構(gòu)，因此該物質(zhì)共有5種同分異構(gòu)體。

M提分作業(yè)

【練1】下列烷嫌在光照條件下與氯氣反應(yīng)，生成的一氯代烷只有一種的是

A.CH3CH3B.CH3CH2CH3-

C.CH3CH2CH2CH3D.CH3CH2CH2CH2CH3

【答案】A

【解析】

A.CH3CH3為乙烷的結(jié)構(gòu)簡式，分子中有1種氫原子，其一氯代物有1種，故A正確；

B.CH3CH2CH3為丙烷的結(jié)構(gòu)簡式，分子中有2種氫原子，所以一氯代物有2種，故B錯誤；

C.CH3CH2CH2CH3為正丁烷的結(jié)構(gòu)簡式，分子中有2種氫原子，其一氯代物有2種，故C

錯誤；

D.CH3CH2CH2CH2CH3為正戊烷的結(jié)構(gòu)簡式，分子中有3種氫原子，所以一氯代物有3種，

故D錯誤；

故選A。

【點睛】

本題考查了同分異構(gòu)體的判斷，會確定烷燒的對稱中心找出等效氫原子是解本題的關(guān)鍵。先

確定烷燒的對稱中心，即找出等效的氫原子，再根據(jù)先中心后外圍的原則，將氯原子逐一去

代替氫原子，有幾種氫原子就有幾種一氯代燃。

【練2】下列烷煌的一氯取代物只有一種的是

A.丙烷B.正丁烷C.異「烷D.新戊烷

【答案】D

【解析】

A.丙烷的結(jié)構(gòu)簡式為CH3CH2CH3,有2種不同的化學(xué)環(huán)境的H,一氯代物有2種，故A

不符合題意；

B.正丁烷的結(jié)構(gòu)簡式為CH3CH2CH2CH3,有2種不同的化學(xué)環(huán)境的H,一氯代物有2種，

故B不符合題意；

CHJ

C.異丁烷的結(jié)構(gòu)簡式為I,有2種不同的化學(xué)環(huán)境的H,一氯代物有2種，

CHi-CH-CHi

故C不符合題意；

CH,

D.新戊烷的結(jié)構(gòu)簡式為Clh—C-CH，,有1種不同化學(xué)環(huán)境的H,一氯代物有1種，故

CHi

D符合題意；

答案為D,,

【練3】甲、乙兩種有機(jī)物的球棍模型如下，下列有關(guān)二者的描述中正確的是

甲乙

A.甲、乙為同一物質(zhì)

B.甲、乙互為同分異構(gòu)體

C.甲、乙一氯取代物的數(shù)目不同

D.甲、乙分子中含有的共價鍵數(shù)目不同

【答案】B

【解析】

A.甲為CH3CH(CH3)2,乙為CH3CH2CH2CH3,甲、乙不是同一物質(zhì)，故A錯誤；

B.同分異構(gòu)體是指分子式相同，但結(jié)構(gòu)不同的化合物，甲、乙分子式相同為CAHIO,結(jié)構(gòu)

不同，兩者互為同分異構(gòu)體，故B正確；

C.一氯取代產(chǎn)物的種類取決于有機(jī)物物中氫原子的種類，甲、乙都有2種H原子，其一氯

代物有2種，故C錯誤；

D.甲、乙中化學(xué)鍵均為單鍵，二者的化學(xué)式相同，因此相同物質(zhì)的量兩種物質(zhì)所含化學(xué)鍵

數(shù)目相同，故D錯誤：

故答案為：B0

【練4】分子式為C6H∣Q且含有“-CH2OH”的同分異構(gòu)體有(不考慮立體異構(gòu))?

A.7種B.8種C.9種D.10種

【答案】B

【解析】

確定CGHM的同分異構(gòu)體，-OH取代C(?H∣4中甲基上的H原子，CGHH的同分異構(gòu)體有：

CH3CH2CH2CH2CH2CH3,CH3CH2CH2CH(CH3)2^CH3CH2CH(CH3)CH2CH3^

CH3CH2C(CH3)3,CH(CH3)2CH(CH3)