二氧化碳

一、属性

二氧化碳（carbon dioxide），一种碳氧化合物，化学式为CO₂，化学式量为44.0095，常温常压下是一种无色无味或无色无臭而其水溶液略有酸味的气体，也是一种常见的温室气体，还是空气的组分之一（占大气总体积的0.03%-0.04%）。

二、物理属性

在物理性质方面，二氧化碳的熔点为-56.6℃（527kPa），沸点为-78.5℃，密度比空气密度大（标准条件下），可溶于水。

二氧化碳是碳氧化合物之一，是一种无机物，不可燃，通常也不支持燃烧，低浓度时无毒性。

二氧化碳不能支持燃烧，密度又比空气的大，如果让二氧化碳覆盖在燃着的物体上，就能使物体跟空气隔绝而停止燃烧。因此，二氧化碳可以用来灭火。有些灭火器就是利用化学反应产生的二氧化碳来灭火的。

三、化学属性

在化学性质方面，二氧化碳的化学性质不活泼，热稳定性很高（2000℃时仅有1.8%分解），不能燃烧，通常也不支持燃烧，属于酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性，因与水反应生成的是碳酸，所以是碳酸的酸酐。

二氧化碳也是一种工业原料，可以用在制纯碱、尿素和汽水等工业上。

1.酸性氧化物的通性

（1）和水反应

二氧化碳可以溶于水并和水反应生成碳酸，而不稳定的碳酸容易分解成水和二氧化碳。

（2）和碱性氧化物反应

一定条件下，二氧化碳能与碱性氧化物反应生成相应的盐。

（3）和碱反应

①与氢氧化钙反应

向澄清的石灰水中加入二氧化碳，会使澄清的石灰水变浑浊，生成碳酸钙沉淀（此反应常用于检验二氧化碳）。

当二氧化碳过量时，生成碳酸氢钙：由于碳酸氢钙溶解性大，长时间往已浑浊的石灰水中通入二氧化碳，可发现沉淀渐渐消失。

②与氢氧化钠反应

二氧化碳会使烧碱变质，当二氧化碳过量时，生成碳酸氢钠。

2.弱氧化性

（1）碳单质还原

高温条件下，二氧化碳能与碳单质反应生成一氧化碳

（2）镁单质还原

镁在二氧化碳中燃烧

在点燃的条件下，镁条能在二氧化碳中燃烧。

（3）氢化还原

二氧化碳和氢气在催化剂的作用下会发生生成甲醇、一氧化碳和甲烷等的一系列反应。

（4）电化学还原

二氧化碳的电化学还原是一个利用电能将二氧化碳在电解池阴极还原而将氢氧根离子在电解池阳极氧化为氧气的过程，由于还原二氧化碳需要的活化能较高，这个过程需要加一定高电压后才能实现，而在阴极发生的氢析出反应的程度随电压的增加而加大，会抑制了二氧化碳的还原，故二氧化碳的高效还原需要有合适的催化剂，以致二氧化碳的电化学还原往往是个电催化还原过程。

3.与过氧化物反应

二氧化碳能与过氧化钠（Na2O2）反应生成碳酸钠（Na2CO3）和氧气（O2）。 

4.与格式试剂反应

在酸性条件下，二氧化碳能和格式试剂在无水乙醚中反应生成羧酸。

5.与环氧化合物的插入反应

二氧化碳可以和环氧化合物在电催化作用下可反应生成环状碳酸酯。

6.制取金刚石（置换反应）

在440℃（713.15K）和800个大气压（约80MPa）的条件下，二氧化碳可与金属钠反应生成金刚石。

7.光合作用暗反应（碳反应）

二氧化碳参与了光合作用的暗反应（新称“碳反应” [58]  ），是绿色植物光合作用不可缺少的原料，其参与的反应过程被称为“二氧化碳的固定”。