碳是一种很常见的元素，它能形成多种物质。
（1）碳与铁可以形成合金。
①基态碳原子的价电子排布图（即价电子轨道表示式）为

；基态铁原子核外共有

15

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种不同空间运动状态的电子。
②从结构角度分析，Fe³⁺较Fe²⁺稳定的原因是

Fe³⁺的3d能级为3d⁵半充满状态，较稳定

Fe³⁺的3d能级为3d⁵半充满状态，较稳定

。
（2）碳与其他元素一起能形成多种酸或酸根。
①CO₃^2-的空间构型是

平面三角形

平面三角形

。
②类卤素（SCN）₂分子中σ键与π键的数目比n（σ）：n（π）=

5：4

5：4

。（SCN）₂对应的酸有两种，理论上硫氰酸（H-S-C≡N）的沸点低于异硫氰酸（H-N=C=S）的沸点，其原因是

异硫氰酸（H-N=C=S）分子间可以形成氢键，而硫氰酸（H-S-C≡N）不能

异硫氰酸（H-N=C=S）分子间可以形成氢键，而硫氰酸（H-S-C≡N）不能

。
（3）碳也可以形成多种有机化合物。
①有机物尿素[CO（NH₂）₂]。尿素中C、N、O第一电离能大小顺序为

N＞O＞C

N＞O＞C

。
②吡咯（）结构中N原子的杂化轨道类型为

sp²杂化

sp²杂化

；分子中的大π键可以用符号Π

n

m

表示，其中m代表参与形成大π键的原子数，n代表参与形成大π键的电子数（如苯分子中的大π键可表示为Π

6

6

），则吡咯中的大π键应表示为

Π

6

5

Π

6

5

。
（4）碳还能形成多种同素异形体，如石墨、金刚石等。
①石墨具有平面层状结构，同一层中的原子构成许许多多的正六边形，它与熔融的K单质相互作用，形成某种青铜色的物质（其中的元素K用“●”表示），原子分布如图甲所示，该物质的化学式为

KC₈

KC₈

。
②2017年，中外科学家团队共同合成了碳的一种新型同素异形体：T-碳。T-碳的结构是将立方金刚石中的每个碳原子用一个由4个碳原子组成的正四面体结构单元取代，可形成碳的一种新型三维立方晶体结构--T-碳（如图乙）。已知T-碳密度为ρg/cm³，阿伏加德罗常数为N_A，则T-碳的晶胞参数a=

3

4

×

8

×

12

ρ

N

A

×10^-10pm

3

4

×

8

×

12

ρ

N

A

×10^-10pm

pm。（写出表达式即可）