专题18 烷烃
烷烃的结构与性质
1．烷烃的结构特点
（1）单键：碳原子之间以碳碳单键相结合。

（2）饱和：碳原子剩余价键全部跟氢原子结合，烷烃是饱和烃，相同碳原子数的有机物分子里，烷烃的含
氢量最大。

（3）链状：碳原子结合成的链是“直链”，也可以含有支链。

2．烷烃的性质
（1）在光照条件下与氯气发生取代反应
C n H 2n ＋2＋Cl 2――→光C n H 2n ＋1Cl ＋HCl(n ≥1)。

（2）燃烧反应
C n H 2n ＋2＋3n ＋12O 2――→点燃n CO 2＋(n ＋1)H 2O 。

（3）随着碳原子个数的增多，烷烃的熔沸点逐渐升高，分子中大于4个碳原子的烷烃为非气态烷烃。

同分
异构体的烷烃，支链越多，熔沸点越低。

【典例1】下列有关烷烃的叙述中，正确的是( )
①在烷烃分子中，所有的化学键都是单键 ②烷烃中除甲烷外，很多都能使酸性KMnO 4溶液的紫色褪
去 ③分子通式为C n H 2n ＋2的烃不一定是烷烃 ④所有的烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应 ⑤光照条件下，乙烷通入溴水中，可使溴水褪色
A ．①③⑤
B ．②③
C ．①④
D ．①②④
【答案】C
【解析】烷烃分子中无论是碳碳键还是碳氢键，都是单键，①说法正确；烷烃属饱和链烃，其化学性质一般
比较稳定，通常烷烃不与酸、碱、氧化剂(如酸性KMnO 4溶液)反应，也不能使溴水褪色，②⑤说法不正确；因分子通式C n H 2n ＋2中的氢原子已达完全饱和，因此符合通式C n H 2n ＋2的有机物一定是烷烃，③说法不正确；烷烃在光照下都能与氯气发生取代反应，这是烷烃的主要特性之一，④说法正确。

同系物与同分异构概念
1．同系物
（1）同系物的判断标准
①分子结构相似即属于同一类物质；
②分子组成上仅相差一个或若干个CH2原子团。

（2）同系物判断的三个关键点
①“同”——互为同系物的物质必须属于同一类物质。

②“似”——结构相似，是指化学键类型相似，分子中各原子的结合方式相似。

③“差”——组成上相差n个CH2原子团(n≥1)。

a．同系物一定具有不同的碳原子数(或分子式)。

b．同系物一定具有不同的相对分子质量。

（3）判断同系物时应注意的两个问题
①互为同系物的分子中各元素的质量分数可能相同，也可能不同。

②同系物和同分异构体的区别，同系物结构相似，组成不同，分子式不同；同分异构体分子式相同，结
构可能相似也可能不相似。

2．同分异构体的判断
（1）先比较不同有机物中的碳原子数，若碳原子数不同，则一定不是同分异构体；若碳原子数相同，再看其他原子，确定分子式是否相同。

（2）若分子式相同，再分析结构是否不同，结构不同包括碳的连接次序不同，基团连接碳键的位置不同(如与)、不同类有机物(如CH3CH2OH与CH3OCH3)。

【典例2】下列物质互为同系物的是()
A．
B．CH3—CH3与
C．CH3CH2Cl与CH2ClCH2Cl
D．CH2===CH2与
【答案】B
【解析】A项为同种物质；B项互为同系物；C项所含氯原子数不同，分子式组成不是相差整数倍的CH2原子团；D项前者含C===C，后者为碳环，不属于同类物质，结构不相似。

烷烃同分异构体书写方法
1．烷烃同分异构体的书写方法
（1）书写规律可概括为主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边，排布由对到邻到间。

①先写出碳原子数最多的主链。

②后写出少一个碳原子的主链，另一个碳原子作为甲基连在主链某碳原子上。

③再写出少两个碳原子的主链，另两个碳原子作为乙基或两个甲基连在主链碳原子上，依次类推。

（2）以C6H14为例说明(为了简便，只写碳链骨架)：
①将分子中全部碳原子连成一条直链。

即：
C—C—C—C—C—C。

②从主链的一端取下一个碳原子，依次连在主链上，得到多个带有甲基的同分异构体碳骨架。

即：
注意：不能连接在端部，同时要考虑到对称，避免重复。

③从主链上取下两个碳原子，看成一个整体或分开，依次连接到剩余的含4个碳原子的主链上，由于两
个碳原子作为一个整体的连接方式会改变主链碳原子数，如主链实际为5个碳原子，与上面的书写重复，故这种形式不存在，其余两种为(支链对位)，
(支链邻位)。

若再从主链取下更多碳原子，其连接方式均与上面的连接重复。

因此，C6H14有5种同分异构体。

2．等效氢原子法判断同分异构体的数目
烃分子中等效氢原子的种类有多少，其一氯代物种类就有多少，判断等效氢原子的方法有：
（1）同一碳原子上所连的氢原子是等效的。

（2）同一碳原子所连甲基上的氢原子是等效的，如中四个甲基等效，即新戊烷分子中的12个氢原子是等效的。

（3）处于镜面对称位置上的氢原子是等效的，如中的四个甲基上的氢原子是等效的，两个上的氢原于是等效的。

3．记住常见同分异构体的数目
（1）只含有一个碳原子的分子无同分异构体。

（2）甲烷、乙烷、新戊烷、苯的一卤代物只有一种。

（3）丁烷、丙基(—C3H7)有2种，如丙烷的一氯代物有2种。

（4）戊烷有3种，己烷有5种。

（5）丁基(—C4H9)有4种，如丁烷的一氯代物有4种。

（6）戊基(—C5H11)有8种，如戊烷的一氯代物有8种。

【典例3】下列说法中正确的是()
A．C3H7Cl有3种同分异构体
B．相对分子质量相同、结构不同的两种化合物互为同分异构体
C．的一氯代物为2种
D．互为同分异构体
【答案】C
【解析】C3H7Cl有2种同分异构体，即和；相对分子质量相同，但分子式不一定相同，故相对分子质量相同，结构不同的两种化合物不一定是同分异构体；
和为同一物质，不是同分异构体。

1．下列说法正确的是()
A．碳碳间以单键结合，碳原子剩余价键全部与氢原子结合的烃一定是饱和链烃
B．分子组成符合C n H2n＋2的烃一定是烷烃
C．正戊烷分子中所有的碳原子均在同一条直线上
D．碳、氢原子个数比为1∶3的烷烃有两种
【答案】B
【解析】A项中环烷烃也符合要求，但它不是链烃，属于环烃；C项中由碳原子的成键方式和键角特征知，碳原子呈折线方式排列，因此正戊烷中的碳原子不在同一直线上；D项中n(C)∶n(H)＝1∶3时必为C2H6，一定是乙烷。

2．关于烷烃性质的叙述中，不正确的是()
A．烷烃同系物的熔沸点随分子内碳原子数的增多逐渐升高，常温下的状态由气态递变到液态，再递变到固体
B．烷烃同系物的密度随分子内碳原子数的增多而逐渐增大，从比水轻递变到比水重
C．烷烃跟卤素单质在光照下能发生取代反应
D．烷烃同系物都不能使溴水、酸性KMnO4溶液因发生反应而褪色
【答案】B
【解析】烷烃的密度随碳原子数的增多而逐渐增大，但总比水轻，所以B项错。

3．下列物质之间的相互关系错误的是()
A．CH3CH2CH2CH2CH3和互为同分异构体
B．O2与O3互为同分异构体
C．CH3CH3和CH3CH2CH3互为同系物
D．12C和14C互为同位素
【答案】B
【解析】O2与O3互为同素异形体。

4．（双选）下列说法正确的是()
A．同系物之间互为同分异构体
B．两个相邻同系物的相对分子质量之差为14
C．所有的烷烃都一定互为同系物
D．同系物具有相似的化学性质
【答案】BD
【解析】同系物之间至少相差一个CH2原子团，因而其分子式一定不相同，不可能互为同分异构体，A项错误；两个相邻同系物之间相差一个CH2原子团，其相对分子质量相差14，B项正确；分子式相同的不同烷烃之间互为同分异构体，分子式不同的烷烃之间互为同系物，C项错误；同系物的结构相似，则其化学性质也相似，D项正确。

5．关于CH4和的叙述正确的是()
A．均能用组成通式C n H2n＋2来表示
B．与所有烷烃互为同素异形体
C．因为它们结构相似，所以它们的化学性质相似，物理性质相同
D．通常情况下它们都是气态烷烃
【答案】A
【解析】二者均为烷烃，互为同系物，化学性质相似，但物理性质不同，后者为液态。

6．下图是异辛烷的球棍模型：
（1）根据球棍模型，写出异辛烷的结构简式：__________；异辛烷与乙烷的关系是___________________________________________。

（2）写出异辛烷完全燃烧的化学方程式：________________(异辛烷用分子式表示)。

1 mol异辛烷和1 mol 正庚烷分别完全燃烧生成水和二氧化碳，消耗氧气的物质的量之差是________mol。

（3）异辛烷的同分异构体有很多，其中一种同分异构体X的分子结构中含有6个甲基，则X的结构简式为_____________________________________________。

【答案】（1） 互为同系物
（2）2C 8H 18＋25O 2――→点燃16CO 2＋18H 2O 1.5
（3）。