《全红婵儿2000篇化学学霸笔记》小说 第6567篇

《全红婵儿2000篇化学学霸笔记》小说 第464篇

（人教版高中化学选择性必修第二册 第三章第二节 分子晶体与共价晶体）

农家小屋台灯暖光铺满木桌，桌面上摊开第463篇晶体常识的厚厚手稿，草稿纸上还留着晶胞均摊法演算留下的笔迹。红婵已经弄懂晶体、非晶体的本质差异，也熟练掌握晶胞、无隙并置、均摊法基础计算。今天课本开启两种重要晶体：分子晶体与共价晶体。

她在本子上写下心中的疑惑：同样是共价键构成的物质，为什么干冰容易升华，而金刚石却熔点极高，烈火灼烧都很难熔化？干冰内部，\boldsymbol{CO_2}分子内部是牢固的共价键，但是分子和分子之间，仅仅依靠微弱范德华力维系；金刚石晶体当中，不存在独立小分子，全部碳原子依靠共价键编织成一张贯通整块晶体的三维空间网状骨架，熔化时需要破坏大量共价键，二者性质天差地别。很多同学学习此处极易混淆“分子内共价键”和“分子间作用力”，这也是考试最常埋设陷阱的地方。

红婵一边翻看课本插图，一边勾勒干冰晶胞、冰晶体、金刚石、二氧化硅的微观结构草图。冰因为氢键的方向性，晶体内部留出大量空隙，造成水结冰之后体积膨胀、密度变小，生活当中冬天水缸冻裂的现象，就来自微观晶体结构。金刚石当中每个碳原子伸出四根共价键，向四面体四个方向延伸，无穷无尽向外铺展，造就自然界硬度顶尖的物质。

虚空泛起淡淡的柔光，时空智者缓步现身，目光落在纸上一幅幅晶体结构简图。

时空智者缓缓开口，声音沉静悠远：

“化学键是分子内部坚固的纽带，分子间作用力只是分子之间微弱的相逢。同样是共价键，若是只封闭在小分子之内，晶体便容易消融；倘若化学键连成贯通全局的网络，物质便坚不可摧。强弱之力各有归宿，分清内与外，方能读懂物质万千性格。”

红婵拿起黑色水笔，郑重将这段哲思誊写在笔记页眉。

哲思语录：强弱之力各有归宿，分清内与外，方能读懂物质万千性格。

第一部分：分子晶体【课本开篇】

1‑1 分子晶体定义

只由分子构成，晶体内部相邻分子之间依靠分子间作用力（范德华力，部分含有氢键）相互结合，这类晶体叫做分子晶体。

至关重要区分：

分子内部：原子之间，共价键；

分子之间：分子间作用力（范德华力、氢键，不属于化学键）。

分子晶体熔化、升华的时候，仅仅破坏分子间作用力，分子内部共价键完好，不会断裂。这是选择题高频考点。

1‑2 常见分子晶体物质类别

1. 几乎全部非金属氢化物：\boldsymbol{H_2O、NH_3、CH_4、HF、H_2S}；

2. 多数非金属单质：\boldsymbol{O_2、N_2、P_4、S_8、C_{60}}；

3. 大多数非金属氧化物：\boldsymbol{CO_2、SO_2、P_2O_5}；

4. 绝大多数有机物晶体，还有少数盐，例如固态醋酸。

红婵红笔批注特例：稀有气体晶体，属于分子晶体，但是稀有气体是单原子分子，晶体内不存在共价键，只存在范德华力。很多考题在这里挖坑，认为分子晶体一定含有共价键，稀有气体就是反例。

1‑3 分子晶体宏观物理通性

1. 熔沸点较低，很多常温下是气体、液体，降温凝结为晶体；干冰常压直接升华，便是分子间作用力弱小的体现。

2. 硬度很小，质地脆软。

3. 固态、熔融状态均不导电；部分分子晶体溶于水之后，发生电离，水溶液可以导电（例如HCl）。

4. 溶解性大多服从相似相溶原理。

1‑4 熔沸点高低比较规律（重中之重）

1. 组成结构相似的分子晶体，不存在氢键时：相对分子质量越大，范德华力越强，熔沸点越高。

例：\boldsymbol{HI>HBr>HCl}。

2. 分子之间形成氢键：熔沸点反常升高，\boldsymbol{H_2O> H_2Te> H_2Se> H_2S}。

3. 如果是分子内氢键，反而会降低晶体熔沸点。

4. 分子极性也会带来微弱影响：相对分子质量接近，极性分子熔沸点一般略高于非极性分子。

1‑5 两类典型分子晶体结构模型

①干冰（固态\boldsymbol{CO_2}）晶胞

面心立方晶胞，\boldsymbol{CO_2}分子分布于顶点、面心。

均摊计算：\boldsymbol{N(CO_2)=8\times\dfrac18 +6\times\dfrac12=4}，一个干冰晶胞含有4个二氧化碳分子。

每个\boldsymbol{CO_2}分子周围距离相等且最近的\boldsymbol{CO_2}分子数目为12；干冰晶体内部只有范德华力，不存在氢键，晶胞堆积属于分子密堆积。

②冰（固态水）的晶体结构

水分子之间存在氢键，氢键具备方向性，无法实现密堆积。

每一个水分子，通过氢键结合周围4个水分子，形成四面体排布；氢键撑开空间，晶体内部出现空隙。

宏观结果：冰的密度小于液态水，结冰体积膨胀。冬天水管冻裂，根源就在微观氢键搭建的疏松晶体结构。

做题提醒：冰融化，仅仅破坏一部分氢键，水分子本身H‑O共价键没有断裂。

时空智者轻声说道：冰的奇妙，告诉我们弱作用力也可以显著改变宏观物质，看不见的氢键，主宰世间雨雪冰霜。

第二部分：共价晶体（旧称原子晶体）

2‑1 共价晶体定义

晶体当中全部原子之间，依靠共价键相互连接，延展形成连续不断的三维空间网状骨架结构，这种晶体称为共价晶体。

共价晶体内部，不存在独立小分子，整块晶体可以看作一个巨大的“巨型分子”。

熔化共价晶体，需要破坏大量牢固共价键，所以熔沸点极高，硬度很大 。

2‑2 高中常见共价晶体清单

金刚石（C）、晶体硅（Si）、碳化硅SiC（金刚砂）、二氧化硅\boldsymbol{SiO_2}（水晶、石英）；少数氧化物如刚玉\boldsymbol{Al_2O_3}也属于共价晶体。

红婵错题摘抄：\boldsymbol{SiO_2}晶体，不存在\boldsymbol{SiO_2}小分子，化学式仅仅代表晶体当中硅原子、氧原子数目之比1∶2，千万不要理解成一个硅原子结合两个氧原子的小分子。

2‑3 共价晶体物理通性

1. 熔沸点很高，多数熔点一千摄氏度以上；

2. 硬度很大，金刚石是自然界已知硬度最高物质；

3. 一般不导电；晶体硅、晶体锗属于半导体，可以导电；

4. 几乎不溶于各类普通溶剂。

2‑4 共价晶体熔沸点、硬度判断逻辑

共价晶体熔沸点高低，取决于共价键键能大小。

键能越大，晶体熔点越高、硬度越大。

对于结构相似共价晶体：原子半径越小 → 键长越短 → 共价键键能越大。

举例：原子半径C＜Si，键长C‑C ＜ Si‑C ＜ Si‑Si，

熔点：金刚石＞SiC＞晶体硅。

2‑5 两大经典共价晶体微观结构

①金刚石晶体

每个C原子采取\boldsymbol{sp^3}杂化；一个碳原子与周围4个碳原子形成共价单键，正四面体构型，键角\boldsymbol{109^\circ28'}。

最小碳环由6个碳原子构成，六元环不在同一个平面上。

金刚石晶胞：8个顶点、6个面心、晶胞内部还有4个碳原子。

均摊计算：\boldsymbol{N(C)=8\times\dfrac18+6\times\dfrac12 +4=8}，一个金刚石晶胞总共含有8个碳原子。

②二氧化硅\boldsymbol{SiO_2}晶体

Si原子采取\boldsymbol{sp^3}杂化。

每一个硅原子，和周围4个氧原子成键，处于正四面体中心；每一个氧原子连接2个硅原子。

晶体中硅氧原子数目比1∶2，对应化学式\boldsymbol{SiO_2}。

1mol \boldsymbol{SiO_2}晶体当中，含有4 mol Si‑O共价键，这是高频计算考点。

二氧化硅晶体最小环一共包含12个原子：6个硅原子，6个氧原子交替排布，构成十二元环。

时空智者有感而发：金刚石与石英，原子不多，依靠共价键向四面八方无限延伸，构筑坚牢的天地。人若志向坚定，亦可如同共价网络一般，向外拓展自身格局。

第三部分：分子晶体与共价晶体综合对比表格

对比项目 分子晶体 共价晶体

构成微粒 分子（稀有气体为单原子分子） 原子

微粒间主要作用力 分子间作用力（范德华力、氢键，不属于化学键） 共价键（化学键）

是否存在独立小分子 存在 不存在，整块为巨型网状结构

熔化时破坏的作用 只破坏分子间作用力，分子内部共价键保留 破坏共价键

熔沸点 一般较低 很高

硬度 小，质地软 很大

导电性 固态熔融均不导电，部分水溶液导电 大多不导电，硅、锗为半导体

典型实例 干冰、冰、白磷、C₆₀、固态HCl 金刚石、晶体硅、SiC、 

红婵笔记提示：做题第一步，分清“熔化破坏什么作用力”，这是区分两类晶体的灵魂。很多同学错把干冰熔化认为破坏共价键，这是严重概念错误，干冰升华仅仅破坏\boldsymbol{CO_2}分子之间范德华力，C=O键完好无损。

第四部分：高考改编综合大题答题模板

改编真题，结合本节知识点作答。

①为什么干冰容易升华，金刚石熔点极高，请从晶体结构角度解释。

②冰晶体熔化破坏什么作用力？水分子内部H‑O共价键是否断裂？

③简述金刚石晶体碳原子杂化方式，每个碳原子周围紧邻碳原子数目，最小碳环原子数目。

④1mol二氧化硅晶体当中含有多少摩尔Si‑O共价键，说明理由。

【红婵标准手写答题示范】

①干冰属于分子晶体，\boldsymbol{CO_2}分子之间依靠微弱范德华力结合，升华只需要克服分子间作用力，所需能量小，易升华；金刚石属于共价晶体，原子之间依靠牢固共价键形成三维网状结构，熔化需要断裂大量共价键，消耗巨大能量，因此熔点极高。

②冰熔化破坏部分分子间氢键与范德华力；水分子内部H‑O共价键没有发生断裂。

③金刚石当中碳原子采取\boldsymbol{sp^3}杂化；每个碳原子周围紧邻4个碳原子；最小碳环含有6个碳原子，六元环不在同一平面。

④1mol \boldsymbol{SiO_2}晶体含有4 mol Si‑O键；每一个硅原子形成4根Si‑O共价键，硅原子一共1mol，因此Si‑O共价键总共4mol。

答题得分提醒：作答晶体性质解释题，答题链条固定：晶体类型→微粒间作用力强弱→消耗能量大小→熔沸点高低。千万不要混淆分子间作用力和分子内部共价键。

第五部分：本节高频易错大盘点（红婵错题摘抄）

1. ❌分子晶体熔化，破坏分子内共价键。✅分子晶体熔化只克服分子间作用力，分子内部共价键不变。

2. ❌分子晶体内部一定含有共价键。✅稀有气体分子晶体只有范德华力，不存在共价键。

3. ❌\boldsymbol{SiO_2}晶体当中存在\boldsymbol{SiO_2}小分子。✅共价晶体，无独立小分子，化学式只代表原子个数比例。

4. ❌冰晶体因为氢键实现分子密堆积。✅氢键有方向性，冰无法密堆积，内部存在空隙，密度比液态水小。

5. ❌共价晶体熔沸点高低，比较分子间作用力大小。✅共价晶体熔沸点由共价键键能决定，看原子半径、键长。

6. ❌金刚石最小六元环碳原子处在同一个平面。✅金刚石最小碳环6个碳原子不在同一平面。

7. ❌干冰晶胞里面，\boldsymbol{CO_2}分子之间存在共价键。✅干冰分子之间只有范德华力，共价键只存在\boldsymbol{CO_2}分子内部。

夜色慢慢浸染窗外的山野，远处村庄灯火星星点点。红婵放下钢笔，活动酸胀的手腕。这一节是物质结构选必二的分水岭，很多学生在这里发生概念混淆。区分清楚“分子之内”和“分子之间”，才能够分清分子晶体、共价晶体。前面章节学过的杂化轨道、共价键、氢键知识，全部在这里综合应用。

本篇学习感悟（红婵写在笔记末尾）：

我之前做题经常犯的错误，就是分不清熔化到底破坏哪一种作用力。现在给自己定下做题准则：看到分子晶体，就记住熔化拆分子之间的力，不动分子内部化学键；共价晶体，熔化就要拆共价键。冰的密度比水小这个生活现象，对应微观氢键结构，做题经常考。金刚石、二氧化硅的微观结构，一定要记牢配位数、最小环原子数、化学键数目计算，高考结构大题常常直接设问。化学学习就是这样，把微观结构和宏观生活现象互相印证，知识才记得牢固。

时空智者光影缓缓消散，纸页右下角落下哲思短句：

“辨明内外作用力，方识晶体万般性，微观骨架定世间物性。”

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（本篇总字数：4927字，《全红婵儿2000篇化学学霸笔记》第464篇完结，下一篇第465篇：离子晶体）