碳化合物的化學子課題
特定同系列的簡介
Introduction to Specific Homologous Series
系統命名法、通式、結構式及通俗名稱（最多八個碳原子）
Knowledge Groups
核心考點
1. 同系列與通式
考評提示：DSE 常考通式及官能基辨認（10 個同系列）
- 烷烴 CₙH₂ₙ₊₂（單鍵、飽和）；烯烴 CₙH₂ₙ（含 C=C）；鹵烷 CₙH₂ₙ₊₁X；醇 CₙH₂ₙ₊₁OH；醛 CₙH₂ₙO（─CHO）；酮 CₙH₂ₙO（C=O 在鏈中）。
- 羧酸 CₙH₂ₙO₂（─COOH）；酯 R─COO─R′；未經取代的酰胺 R─CONH₂；一級胺 R─NH₂。同一同系列相鄰成員相差 ─CH₂─。
- 同系列、相近結構的分子中，碳鏈加長通常使范德華力增強、沸點上升；熔點亦受固態排列影響，不能只按鏈長判定。含親水官能基的分子在非極性碳鏈增長時，水溶性一般下降。
2. IUPAC 命名法與通俗名稱
考評提示：DSE 常考由名稱繪結構式或由結構式寫系統名稱
- 命名規則：(1) 找最長碳鏈；(2) 編號使官能基位置最小；(3) 取代基用字首（methyl-、chloro-）按字母排序；(4) 官能基字尾（-ol、-al、-oic acid、-oate）。
- 通俗名稱：formaldehyde = 甲醛 (methanal)；chloroform = 氯仿 (trichloromethane)；acetone = 丙酮 (propanone)；isopropanol = 異丙醇 (propan-2-ol)；acetic acid = 醋酸 (ethanoic acid)。
- 常見陷阱：酯命名時「醇基在前、酸基在後」（例：CH₃COOC₂H₅ = ethyl ethanoate 乙酸乙酯）；不可混淆 propan-1-ol 與 propan-2-ol。
常見題型 · scoring points
寫出 CH₃CH₂CH(CH₃)CH₂OH 的系統名稱並說明命名步驟
- 最長碳鏈含 4 個碳原子 → 主鏈為丁醇 (butanol)。
- 由最接近 ─OH 的一端編號 → ─OH 在 C1，甲基在 C2。
- 取代基：2-methyl；官能基字尾：-1-ol。
- 系統名稱：2-methylbutan-1-ol（2-甲基丁-1-醇）。
繪出 2,3-dimethylbutane 與 but-2-ene 的結構式
- 2,3-dimethylbutane：主鏈 C1─C2─C3─C4，C2 及 C3 各連一個 CH₃ → (CH₃)₂CH─CH(CH₃)₂。
- but-2-ene：主鏈 4 個碳原子，C2=C3 有雙鍵 → CH₃─CH=CH─CH₃。
- 在結構式上須清楚標示所有 C─H 鍵及雙鍵。
列出十個同系列的通式及一個例子
- 烷烴 CₙH₂ₙ₊₂（CH₄）；烯烴 CₙH₂ₙ（C₂H₄）；鹵烷 CₙH₂ₙ₊₁X（CH₃Cl）。
- 醇 CₙH₂ₙ₊₁OH（CH₃OH）；醛 R─CHO（CH₃CHO）；酮 R─CO─R′（CH₃COCH₃）。
- 羧酸 R─COOH（CH₃COOH）；酯 R─COO─R′（CH₃COOCH₃）。
- 酰胺 R─CONH₂（CH₃CONH₂）；一級胺 R─NH₂（CH₃NH₂）。
解釋官能基及碳鏈長度對物理性質的影響
- 同系列、相近結構的分子中，碳鏈增長通常使范德華力增強，沸點上升；熔點亦受固態排列影響，不能只按鏈長判定必然上升。
- 含 −OH、−COOH 或 −NH₂ 的分子可形成氫鍵，通常比相近大小、不能形成氫鍵的分子有較高沸點。
- 短鏈醇及羧酸能與水形成氫鍵；碳鏈加長時，非極性部分的影響增加，水溶性一般下降。
- 例如乙烷、乙醇及乙酸雖同有兩個碳，沸點仍不同；比較物理性質時須同時考慮官能基、分子大小及結構。
將下列通俗名稱轉為系統名稱並寫出結構式：formaldehyde、chloroform、acetone、isopropanol、acetic acid
- formaldehyde → methanal (HCHO)。
- chloroform → trichloromethane (CHCl₃)。
- acetone → propanone (CH₃COCH₃)。
- isopropanol → propan-2-ol (CH₃CH(OH)CH₃)；acetic acid → ethanoic acid (CH₃COOH)。
比較 ethanol、ethanal 及 ethanoic acid 的沸點次序並解釋
- 沸點次序：ethanal (21°C) < ethanol (78°C) < ethanoic acid (118°C)。
- Ethanal 分子間有范德華力及偶極作用，但沒有可供形成分子間氫鍵的 O–H；與可形成氫鍵的乙醇比較。
- Ethanol 含 ─OH 基，分子間可形成氫鍵，沸點較高。
- Ethanoic acid 含 ─COOH 基，分子間形成雙氫鍵的二聚物，引力最強，沸點最高。
寫出 ethyl propanoate 與 N-methylmethanamide 的結構式
- ethyl propanoate：由 propanoic acid (CH₃CH₂COOH) 與 ethanol (C₂H₅OH) 形成 → CH₃CH₂COOCH₂CH₃。
- 酯基 ─COO─ 必須清楚標示。
- N-methylmethanamide：HCONH(CH₃)，由 methanoic acid 與 methylamine 縮合生成。
- 酰胺基 ─CONH─ 必須清楚標示；N- 表示甲基連在氮原子上。
判斷 C₄H₁₀O 可能屬於哪些同系列，並寫出對應的結構式
- 可能為醇（CₙH₂ₙ₊₁OH，n=4）：butan-1-ol、butan-2-ol、2-methylpropan-1-ol、2-methylpropan-2-ol。
- 亦可能為醚（R─O─R′）：methoxypropane、2-methoxypropane、ethoxyethane（不要求命名，但結構式可畫）。
- 不可能為醛或酮，因同分子式 C₄H₈O 才對應醛／酮。
- 故由 C₄H₁₀O 僅可推出醇或醚，需進一步試劑測試（如 Na 金屬放出 H₂ 證明為醇）。
碳化合物的化學 其他子課題
關於本文：由 DSE 神器團隊整理，資料以香港考試及評核局（HKEAA）最新公佈為準，含歷屆考評建議引用。最後更新：2026 年 4 月。想隨時隨地溫習？下載 DSE 化學神器 App。