答案：C

题目分析：A、CH₄属于烷烃，C₂H₄属于烯烃，二者不是同系物，错误；B、CH₄属于烷烃，C₂H₅OH属于醇类，二者不是同系物，错误；C、C₂H₆、C₃H₈属于烷烃同系列，正确；D、CH₃COOH属于羧酸，C₃H₆属于烯烃或环烷烃，二者不是同系物，错误。