碳是一種很常見的元素，它能形成多種物質(zhì)。
（1）碳與鐵可以形成合金。
①基態(tài)碳原子的價電子排布圖（即價電子軌道表示式）為

；基態(tài)鐵原子核外共有

15

15

種不同空間運動狀態(tài)的電子。
②從結構角度分析，F(xiàn)e³⁺較Fe²⁺穩(wěn)定的原因是

Fe³⁺的3d能級為3d⁵半充滿狀態(tài)，較穩(wěn)定

Fe³⁺的3d能級為3d⁵半充滿狀態(tài)，較穩(wěn)定

。
（2）碳與其他元素一起能形成多種酸或酸根。
①CO₃^2-的空間構型是

平面三角形

平面三角形

。
②類鹵素（SCN）₂分子中σ鍵與π鍵的數(shù)目比n（σ）：n（π）=

5：4

5：4

。（SCN）₂對應的酸有兩種，理論上硫氰酸（H-S-C≡N）的沸點低于異硫氰酸（H-N=C=S）的沸點，其原因是

異硫氰酸（H-N=C=S）分子間可以形成氫鍵，而硫氰酸（H-S-C≡N）不能

異硫氰酸（H-N=C=S）分子間可以形成氫鍵，而硫氰酸（H-S-C≡N）不能

。
（3）碳也可以形成多種有機化合物。
①有機物尿素[CO（NH₂）₂]。尿素中C、N、O第一電離能大小順序為

N＞O＞C

N＞O＞C

。
②吡咯（）結構中N原子的雜化軌道類型為

sp²雜化

sp²雜化

；分子中的大π鍵可以用符號Π

n

m

表示，其中m代表參與形成大π鍵的原子數(shù)，n代表參與形成大π鍵的電子數(shù)（如苯分子中的大π鍵可表示為Π

6

6

），則吡咯中的大π鍵應表示為

Π

6

5

Π

6

5

。
（4）碳還能形成多種同素異形體，如石墨、金剛石等。
①石墨具有平面層狀結構，同一層中的原子構成許許多多的正六邊形，它與熔融的K單質(zhì)相互作用，形成某種青銅色的物質(zhì)（其中的元素K用“●”表示），原子分布如圖甲所示，該物質(zhì)的化學式為

KC₈

KC₈

。
②2017年，中外科學家團隊共同合成了碳的一種新型同素異形體：T-碳。T-碳的結構是將立方金剛石中的每個碳原子用一個由4個碳原子組成的正四面體結構單元取代，可形成碳的一種新型三維立方晶體結構--T-碳（如圖乙）。已知T-碳密度為ρg/cm³，阿伏加德羅常數(shù)為N_A，則T-碳的晶胞參數(shù)a=

3

4

×

8

×

12

ρ

N

A

×10^-10pm

3

4

×

8

×

12

ρ

N

A

×10^-10pm

pm。（寫出表達式即可）