《【题型分类归纳】2023学年高二化学同步讲与练(人教2019选择性必修2)》3.2 分子晶体与共价晶体（原卷版）

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第三章晶体结构与性质

第二节分子晶体与共价晶体

一、分子晶体的概念和性质

◆分子晶体的概念：只含分子的晶体，或者分子间以分子间作用力结合形成的晶体叫分子晶体。

◆分子晶体中的粒子及粒子间的相互作用

◆常见的典型分子晶体

(1)所有非金属氢化物：如 H2O、H2S、NH3、CH4、HX(卤化氢)等。

(2)部分非金属单质：如 X2(卤素单质)、O2、H2、S8、P4、C60、稀有气体等。

(3)部分非金属氧化物：如 CO2、SO2、NO2、P4O6、P4O10 等。

(4)几乎所有的酸：如 H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3等。

(5)绝大多数有机物：如苯、四氯化碳、乙醇、冰醋酸、蔗糖等。

◆分子晶体的物理性质

(1)分子晶体熔、沸点较低，硬度很小。

(2)分子晶体不导电。

(3)分子晶体的溶解性一般符合“相似相溶”规律。

◆分子晶体的判断方法

(1)依据物质的类别判断：部分非金属单质、所有非金属氢化物、部分非金属氧化物、几乎所有的酸、绝大

多数有机物都是分子晶体。

(2)依据组成晶体的粒子及粒子间作用判断：组成分子晶体的微粒是分子，粒子间的作用力是分子间作用力。

(3)依据物质的性质判断：分子晶体的硬度小，熔、沸点低，在熔融状态或固体时均不导电。

◆分子晶体熔、沸点高低的判断

(1)组成和结构相似，不含氢键的分子晶体，相对分子质量越大，范德华力越强，熔、沸点越高，如 I2＞Br2

＞Cl2＞F2，HI＞HBr＞HCl。

(2)组成和结构不相似的分子晶体(相对分子质量接近)，分子的极性越大，熔、沸点越高，如 CH3OH＞

CH3CH3。

(3)含有分子间氢键的分子晶体的熔、沸点反常升高，如 H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S。

(4)对于有机物中的同分异构体，支链越多，熔、沸点越低，如

CH3—CH2—CH2—CH2—CH3＞＞。

(5)烃、卤代烃、醇、醛、羧酸等有机物一般随分子中碳原子数的增加，熔、沸点升高，如 C2H6＞

CH4，C2H5Cl＞CH3Cl，CH3COOH＞HCOOH。

二、典型的分子晶体的结构和性质

◆分子晶体的结构特征

分子密堆积分子非密堆积

微粒间作用力范德华力范德华力和氢键

空间特点通常每个分子周围有 12 个紧

邻的分子

每个分子周围紧邻的分子数小于 12

个，空间利用率不高

举例 C60、干冰、I2、O2HF、NH3、冰

◆常见分子晶体的结构分析

(1)冰晶体

① 结构：冰晶体中，水分子间主要通过氢键形成晶体。由于氢键具有一定的方向性，一个水分子与周围四

个水分子结合，这四个水分子也按照同样的规律再与其他的水分子结合。这样，每个 O原子周围都有四个

H原子，其中两个 H原子与 O原子以共价键结合，另外两个 H原子与 O原子以氢键结合，使水分子间构成

四面体骨架结构。其结构可用下图表示。

② 性质：由于氢键具有方向性，冰晶体中水分子未采取密堆积方式，这种堆积方式使冰晶体中水分子的空

间利用率不高，留有相当大的空隙。当冰刚刚融化成液态水时，水分子间的空隙减小，密度反而增大，超

过4 ℃时，分子间距离加大，密度逐渐减小。

(2)干冰

① 结构：固态 CO2称为干冰，干冰也是分子晶体。CO2分子内存在 C==O 共价键，分子间存在范德华力，

CO2的晶胞呈面心立方体形，立方体的每个顶角有一个 CO2分子，每个面上也有一个 CO2分子。每个 CO2

分子与 12 个CO2分子等距离相邻(在三个互相垂直的平面上各 4个或互相平行的三层上，每层上各 4个)(如

图所示)。

② 性质：干冰的外观很像冰，硬度也跟冰相似，熔点却比冰低得多，在常压下极易升华，在工业上广泛用

作制冷剂；由于干冰中的 CO2之间只存在范德华力不存在氢键，密度比冰的高。

三、共价晶体的概念及其性质

◆共价晶体的结构特点及物理性质

(1)概念

相邻原子间以共价键相结合形成共价键三维骨架结构的晶体。

(2)构成微粒及微粒间作用

(3)物理性质

① 共价晶体中，由于各原子均以强的共价键相结合，因此一般熔点很高，硬度很大，难溶于常见溶剂，一

般不导电。

② 结构相似的共价晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点越高。

◆常见共价晶体及物质类别

(1)某些单质：如硼(B)、硅(Si)、锗(Ge)、金刚石等。

(2)某些非金属化合物：如碳化硅(SiC)、二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4)等。

(3)极少数金属氧化物，如刚玉(α-Al2O3)等。

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