2.1.2　烷烃的命名及同分异构体的书写 讲义-2024-2025学年高中化学人教版（2019）选择性必修3

Chemistry 不积跬步，无以至千里；不积小流，无以成江海 烷烃的命名及同分异构体的书写 ( 钠及其化合物 ) 一、烷烃的习惯命名 1．烃基 (1)定义：烃分子中去掉1个氢原子后剩余的基团称为烃基，烃基一般用“－R”来表示。 (2)分类 ①烷基 由烷烃去掉一个氢原子后剩余的基团叫烷基，烷基的组成通式为－CnH2n＋1 名称 甲基 乙基 正丙基 异丙基 结构简式 －CH3 －CH2CH3或－C2H5 －CH2CH2CH3 ②其他：乙烯基：—CH==CH2，苯基：。 (3)特点：烃基是电中性的，不能独立存在，短线表示一个电子。 【特别提醒】 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．习惯命名法 烷烃可以根据分子中所含碳原子的数目来命名，碳原子数后加“烷”字，就是简单烷烃的命名。 (1)碳原子数在十以内的，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 n≤10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 戊烷 己烷 庚烷 辛烷 壬烷 癸烷 n＞10 用汉字数字代表，如：C11H24叫十一烷，C17H36叫十七烷 (2)同分异构体数目较少时：“正”“异”“新”区别，如分子式为C5H12的同分异构体有3种 名称 正戊烷 异戊烷 新戊烷 结构简式 CH3CH2CH2CH2CH3 二、烷烃的系统命名法 1．选主链，称“某烷”：最长、最多定主链 (选主链的原则：优先考虑长等长时考虑支链最多) (1)最长：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”，连接在主链上的支链作为取代基。 应选含6个碳原子的碳链为主链，如虚线所示，称为“己烷” (2)最多：当出现两条或多条等长的碳链时，要选择连有取代基数目多的碳链为主链。 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”) (1)最近：选定主链中离取代基最近的一端为起点，用1、2、3等阿拉伯数字给主链上的各个碳原子编号定位，以确定取代基在主链中的位置。即：首先要考虑“近” (2)最简：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”。 (3)最小：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)。 方式一的位号和为2＋4＋5＝11 方式二的位号和为2＋3＋5＝10，10＜11 所以方式二正确 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 (1)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 2－甲基丁烷 (2)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 4－甲基－3－乙基庚烷 (3)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 2，3－二甲基己烷 【归纳总结】 　烷烃命名口诀 【课堂小练1】 1．按照系统命名法写出下列烷烃的名称。 序号 烷烃 名称 (1) (2) (3) (4) (CH3)2CHC(C2H5)2C(CH3)2C2H5 (5) 2．根据下列有机物的名称，写出相应的结构简式。 序号 名称 结构简式 (1) 2，4－二甲基戊烷 (2) 2，2，5－三甲基－3－乙基己烷 (3) 2，3－二甲基－4－乙基己烷 (4) 3，5－二甲基庚烷 (5) 2，3－二甲基－4－乙基庚烷 三、烷烃的同分异构体 1．减碳法书写烷烃的同分异构体 烷烃的碳架异构，一般可采用“减碳法”进行书写，具体步骤如下(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 【归纳总结】 减碳法书写烷烃的同分异构体可概括为两注意，四顺序。 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．常见烷基的种类 烷基 甲基 乙基 丙基 丁基 戊基 个数 1 1 2 4 8 4．等效氢原子法(对称法) (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：正丁烷(CH3CH2CH2CH3)分子中两端的甲基6个氢原子等效，中间的两个亚甲基的4个氢原子也是等效的；再如：分子中的18个氢原子是等效的。 5．烷烃一氯代物和多氯代物的找法 (1)一元取代物的找法：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 (2)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 【课堂小练2】 3．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 4．下列分子式只表示一种物质的是(　　) A．C4H10 B．C8H10 C．C2H5Cl D．C2H4Cl2 5．下列烃在光照下与氯气反应，最多可生成3种一氯代物的是(不考虑立体异构)(　　) A．2-甲基丁烷 B．2,2-二甲基丁烷 C．环戊烷() D．2-甲基戊烷 6．在CH3CHClCH2Cl中被溴取代两个氢原子后，可能的同分异构体有( ) A．3种 B．4种 C．5种 D．7种 【课时对点练习】 1．某烷烃分子的键线式为，用系统命名法命名，其名称为(　　) A．2,3-二甲基-3-乙基丁烷 B．2,3-二甲基-2-乙基丁烷 C．3,3,4-三甲基戊烷 D．2,3,3-三甲基戊烷 2．下列有机化合物的命名正确的是(　　) A．3,3-二甲基丁烷 B．2,3-二甲基丁烷 C．2-乙基丁烷 D．2,3,3-三甲基丁烷 3．下列烃在光照下与氯气反应，最多可生成3种一氯代物的是(不考虑立体异构)(　　) A．2-甲基丁烷 B．2,2-二甲基丁烷 C．环戊烷() D．2-甲基戊烷 4．分子式为C8H18，一氯代物只有一种的烷烃的名称为(　　) A．2,2,3,3-四甲基丁烷 B．3,4-二甲基己烷 C．2,2,3-三甲基戊烷 D．3-甲基-3-乙基戊烷 5．某有机物的结构简式为，下列有关说法错误的是 A．该有机物有两种同分异构体 B．该有机物与甲基丙烷互为同系物 C．该有机物的核磁共振氢谱图中信号峰的面积比为 D．该有机物的核磁共振氢谱图中只有一组信号峰 6．某化合物的分子式为C5H11Cl，分析数据表明：分子中有两个—CH3、两个—CH2—、一个和一个—Cl，它的可能结构有(不考虑立体异构)(　　) A．4种 B．5种 C．6种 D．7种 7．常温下，1 mol某链状烷烃在光照条件下与氯气发生取代反应，若在适当的条件下，完全取代需要消耗6 mol Cl2，下列判断正确的是(　　) A．该链状烷烃的分子式为C5H12 B．反应所生成的有机物能与AgNO3溶液反应产生白色沉淀 C．该链状烷烃的四氯代物有2种 D．反应产物中一氯代物的物质的量分数最大 8．下列说法正确的是 A．和的一溴代物都有4种(不考虑立体异构) B．有四种不同化学环境的氢原子 C．按系统命名法，化合物的名称是2，3，4-三甲基-2-乙基戊烷 D．与互为同系物 9．下表中所列的都是烷烃，它们的一卤取代物均只有一种，分析下表中各项的排布规律，按此规律排布第6项应为( ) 1 2 3 4 5 6 …… …… C2H6 C5H12 C8H18 …… …… A．C14H30 B．C17H36 C．C20H42 D．C26H54 10．分子式为C3H6Cl2的有机物，若其一个氢原子被氯原子取代，则生成的C3H5Cl3有两种同分异构体，则原有机物C3H6 Cl2的名称是(　　) A．1，3－二氯丙烷 B．1，1－二氯丙烷 C．1，2－二氯丙烷 D．2，2－二氯丙烷 11．二氯丙烷(C3H6C12)有四种同分异构体，推测六氯丙烷(C3H2Cl6)的同分异构体数为( ) A．2种 B．3种 C．4种 D．6种 12．按要求完成下列问题。 (1)键线式表示的物质的分子式为______________。 (2)戊烷的某种同分异构体只有一种一氯代物，试书写它的结构简式：____________。 (3)写出2,6-二甲基-4-乙基辛烷的结构简式：____________。 (4)写出CH3—CH2—CH2—CH(CH3)—CH2—CH3按系统命名法的名称：__________________。 (5)写出C6H12的一种同分异构体，满足其一氯代物只有一种的结构简式：________________。 (6)的名称是________________。 (7)2,4,6-三甲基-5-乙基辛烷的分子中共有________个甲基原子团。 (8)分子中有6个甲基而一溴代物只有1种的烷烃的分子式是________________，其结构简式是________________，名称是________________。 【参考答案】 【课堂小练1】 1．按照系统命名法写出下列烷烃的名称。 序号 烷烃 名称 (1) (2) (3) (4) (CH3)2CHC(C2H5)2C(CH3)2C2H5 (5) 答案 (1)3，3，5－三甲基庚烷 (2)2，5－二甲基－3－乙基庚烷 (3)2，5－二甲基－3－乙基己烷 (4)2,4,4-三甲基-3,3-二乙基己烷 (5)3,3-二甲基-5-乙基庚烷 2．根据下列有机物的名称，写出相应的结构简式。 序号 名称 结构简式 (1) 2，4－二甲基戊烷 (2) 2，2，5－三甲基－3－乙基己烷 (3) 2，3－二甲基－4－乙基己烷 (4) 3，5－二甲基庚烷 (5) 2，3－二甲基－4－乙基庚烷 答案 (1) (2) (3) (4) (5) 【课堂小练2】 3．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个乙基支链，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2种不同结构。 4．下列分子式只表示一种物质的是(　　) A．C4H10 B．C8H10 C．C2H5Cl D．C2H4Cl2 答案　C 解析　分子中不存在同分异构体，则分子式只表示一种物质。A项，存在正丁烷和异丁烷，错误；B项，C8H10存在多种同分异构体，如、等，错误；D项，两个氯原子可以连在相同的碳原子上，也可以连在不同的碳原子上，故存在同分异构体，错误。 5．下列烃在光照下与氯气反应，最多可生成3种一氯代物的是(不考虑立体异构)(　　) A．2-甲基丁烷 B．2,2-二甲基丁烷 C．环戊烷() D．2-甲基戊烷 答案　B 解析　A项，有4种一氯代物；B项，有3种一氯代物；C项，有1种一氯代物；D项，有5种一氯代物。 6．在CH3CHClCH2Cl中被溴取代两个氢原子后，可能的同分异构体有( ) A．3种 B．4种 C．5种 D．7种 答案　C 【课时对点练习】 1．(2023·广州高二调研)某烷烃分子的键线式为，用系统命名法命名，其名称为(　　) A．2,3-二甲基-3-乙基丁烷 B．2,3-二甲基-2-乙基丁烷 C．3,3,4-三甲基戊烷 D．2,3,3-三甲基戊烷 答案　D 解析　根据键线式写出该有机物的结构简式，可知最长碳链上有5个碳原子，以离取代基较近的一端为起点给主链上的碳原子编号，得到有机物名称为2,3,3-三甲基戊烷。 2．下列有机化合物的命名正确的是(　　) A．3,3-二甲基丁烷 B．2,3-二甲基丁烷 C．2-乙基丁烷 D．2,3,3-三甲基丁烷 【答案】B 【解析】A项，主链未从离取代基最近的一端开始编号，正确命名为2,2-二甲基丁烷，错误；B项，2,3-二甲基丁烷主链的碳骨架为C—C—C—C，在2、3号C上各连有1个甲基，该命名符合烷烃的命名原则，正确；C项，2号碳原子不能连有乙基，错误；D项，取代甲基的位次和不是最小，说明主链的编号错误，正确命名为2,2,3-三甲基丁烷，错误。 3．下列烃在光照下与氯气反应，最多可生成3种一氯代物的是(不考虑立体异构)(　　) A．2-甲基丁烷 B．2,2-二甲基丁烷 C．环戊烷() D．2-甲基戊烷 【答案】B 【解析】A项，有4种一氯代物；B项，有3种一氯代物；C项，有1种一氯代物；D项，有5种一氯代物。 4．分子式为C8H18，一氯代物只有一种的烷烃的名称为(　　) A．2,2,3,3-四甲基丁烷 B．3,4-二甲基己烷 C．2,2,3-三甲基戊烷 D．3-甲基-3-乙基戊烷 答案　A 解析　乙烷中六个氢原子全部被甲基取代，得到的物质为，依据连在同一个碳原子上的氢原子等效、处于对称位置的氢原子等效，可知该烷烃的一氯代物只有一种，该烷烃主链有4个碳原子，2号、3号碳上各有2个甲基，其系统命名为2,2,3,3-四甲基丁烷。 5．某有机物的结构简式为，下列有关说法错误的是 A．该有机物有两种同分异构体 B．该有机物与甲基丙烷互为同系物 C．该有机物的核磁共振氢谱图中信号峰的面积比为 D．该有机物的核磁共振氢谱图中只有一组信号峰 【答案】C 【解析】A．该有机物有两种同分异构体，分别为正戊烷和异戊烷，A正确； B．该有机物与甲基丙烷()结构相似，分子组成相差一个原子团，二者互为同系物，B正确； C．该有机物中四个甲基连接在同一个碳原子上，所有氢原子所处的化学环境相同，因此该有机物的核磁共振氢谱图中只有一组信号峰，C错误、D正确； 故答案为：C。 6．某化合物的分子式为C5H11Cl，分析数据表明：分子中有两个—CH3、两个—CH2—、一个和一个—Cl，它的可能结构有(不考虑立体异构)(　　) A．4种 B．5种 C．6种 D．7种 答案　A 解析　以C5H12为基础，有8种处于不同化学环境的氢原子，故C5H11Cl有8种同分异构体，符合题给条件的有以下4种：、、、。 7．常温下，1 mol某链状烷烃在光照条件下与氯气发生取代反应，若在适当的条件下，完全取代需要消耗6 mol Cl2，下列判断正确的是(　　) A．该链状烷烃的分子式为C5H12 B．反应所生成的有机物能与AgNO3溶液反应产生白色沉淀 C．该链状烷烃的四氯代物有2种 D．反应产物中一氯代物的物质的量分数最大 答案　C 解析　设此链状烷烃的分子式为CnH2n＋2，由于烷烃在光照条件下与氯气发生取代反应时，取代1 mol H消耗1 mol氯气，根据完全取代消耗6 mol氯气可知，1个链状烷烃分子中含6个H，即2n＋2＝6，故n＝2，此链状烷烃为乙烷，分子式为C2H6，A错误；氯气和乙烷发生取代反应生成的有机物是非电解质，不能电离出Cl－，B错误；该烃分子中共有6个H，其四氯代物种数和二氯代物种数相同，而乙烷的二氯代物有2种，故其四氯代物也有2种，C正确；反应产物中HCl的物质的量分数最大，D错误。 8．下列说法正确的是 A．和的一溴代物都有4种(不考虑立体异构) B．有四种不同化学环境的氢原子 C．按系统命名法，化合物的名称是2，3，4-三甲基-2-乙基戊烷 D．与互为同系物 【答案】A 【解析】A．和分子中均含有4种不同环境的氢原子，一溴代物都有4种，故A正确； B．环己烷上有4种氢，甲基上有1种，共有5种不同化学环境的氢原子，故B错误； C．化合物的最长碳链含有6个碳原子，2号碳、3号碳上各有一个甲基，4号碳有2个甲基，其名称为2，3，4，4-四甲基己烷，故C错误； D．结构相似，在组成上相差1个或若干个“CH2”的化合物互为同系物，中含有醚键，中不含醚键，二者结构不相似，不互为同系物，故D错误； 答案选A。 9．下表中所列的都是烷烃，它们的一卤取代物均只有一种，分析下表中各项的排布规律，按此规律排布第6项应为( ) 1 2 3 4 5 6 …… …… C2H6 C5H12 C8H18 …… …… A．C14H30 B．C17H36 C．C20H42 D．C26H54 【答案】D 10．分子式为C3H6Cl2的有机物，若其一个氢原子被氯原子取代，则生成的C3H5Cl3有两种同分异构体，则原有机物C3H6 Cl2的名称是(　　) A．1，3－二氯丙烷 B．1，1－二氯丙烷 C．1，2－二氯丙烷 D．2，2－二氯丙烷 【答案】A 11．二氯丙烷(C3H6C12)有四种同分异构体，推测六氯丙烷(C3H2Cl6)的同分异构体数为( ) A．2种 B．3种 C．4种 D．6种 【答案】C 12．按要求完成下列问题。 (1)键线式表示的物质的分子式为______________。 (2)戊烷的某种同分异构体只有一种一氯代物，试书写它的结构简式：____________。 (3)写出2,6-二甲基-4-乙基辛烷的结构简式：____________。 (4)写出CH3—CH2—CH2—CH(CH3)—CH2—CH3按系统命名法的名称：__________________。 (5)写出C6H12的一种同分异构体，满足其一氯代物只有一种的结构简式：________________。 (6)的名称是________________。 (7)2,4,6-三甲基-5-乙基辛烷的分子中共有________个甲基原子团。 (8)分子中有6个甲基而一溴代物只有1种的烷烃的分子式是________________，其结构简式是________________，名称是________________。 答案　(1)C6H14　(2)　(3)CH3CH(CH3)CH2CH(CH2CH3)CH2CH(CH3)CH2CH3　(4)3-甲基己烷　(5)　(6)2,5-二甲基-3-乙基己烷　(7)6　(8)C8H18　(CH3)3CC(CH3)3　2,2,3,3-四甲基丁烷 解析　(1)分子中含有6个碳原子，属于饱和烃，分子式为C6H14。(2)戊烷的某种同分异构体只有一种一氯代物，说明该有机物分子中只含1种不同化学环境的氢原子，该烃的结构简式为。(3)2,6-二甲基-4-乙基辛烷中最长的主链含有8个C原子，甲基处于2、6号碳原子上，乙基处于4号碳原子上，其结构简式为CH3CH(CH3)CH2CH(CH2CH3)CH2CH(CH3)CH2CH3。(4)CH3—CH2—CH2—CH(CH3)—CH2—CH3主链上有6个碳原子，甲基处于3号碳原子上，所以系统命名法的名称为3-甲基己烷。(5)C6H12的一种同分异构体，其一氯代物只有一种，说明该化合物结构对称且有一个双键或者环，满足条件的物质的结构简式为。(6)的最长碳链上有6个碳原子，在2、5号碳原子上各含有1个甲基，在3号碳原子上含有1个乙基，正确命名为2,5-二甲基-3-乙基己烷。(7)由名称可知主链两端各有1个甲基，支链上有3个甲基、1个乙基，乙基上含有1个甲基，所以分子中共有6个甲基原子团。(8)分子中有6个甲基而一溴代物只有1种，说明结构对称，其结构简式是(CH3)3CC(CH3)3，分子式是C8H18，名称是2,2,3,3-四甲基丁烷。 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$