二氧化碳CO2理化性质大全
- 发布时间：2023-03-03
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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% ）。
物理性质
二氧化碳在常温常压下为无色无味气体，溶于水和烃类等多数有机溶剂，其相关物理常数如下表：
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性质 |
条件或符号 |
单位 |
数据 |
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熔点 |
527kPa |
摄氏度（℃） |
-56.6 |
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沸点 |
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摄氏度（℃） |
-78.5 |
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相对密度 |
-79℃，水=1 |
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1.56 |
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相对蒸气密度 |
空气=1 |
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1.53 |
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饱和蒸气压 |
-39℃ |
千帕（kPa） |
1013.25 |
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临界温度 |
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摄氏度（℃） |
31.3 |
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临界压力 |
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兆帕（MPa） |
7.39 |
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辛醇/水分配系数 |
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0.83 |
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折射率 |
12.5～24℃ |
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1.173～1.999 |
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摩尔折射率 |
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6.98 |
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黏度 |
21℃，5.92MPa |
毫帕斯卡秒（mPa·s） |
0.0697 |
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蒸发热 |
升华 |
千焦每摩尔（kJ/mol） |
25.25 |
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熔化热 |
|
千焦每摩尔（kJ/mol） |
8.33 |
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生成热 |
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千焦每摩尔（kJ/mol） |
394.40 |
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比热容 |
20℃，定压 |
千焦每千克开尔文[kJ/（kg·K）] |
2.8448 |
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蒸气压 |
5.9～14.9℃ |
兆帕（MPa） |
4.05～5.07 |
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热导率 |
12～30℃ |
瓦每米开尔文[W/（m·K）] |
0.10048～83.74×10-7 |
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体膨胀系数 |
-50～0℃ |
每开尔文（K-1） |
0.00495 |
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0～20ºC |
每开尔文（K-1） |
0.00991 |
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摩尔体积 |
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毫升每摩尔（mL/mol） |
44.7 |
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等张比容 |
90.2K |
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60.9 |
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表面张力 |
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达因每厘米（dyne/cm） |
3.4 |
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极化率 |
10-24cm3 |
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2.76 |
化学性质
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。它也是碳酸的酸酐，属于酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性，其中碳元素的化合价为+4价，处于碳元素的最高价态，故二氧化碳具有氧化性而无还原性，但氧化性不强.
1.酸性氧化物的通性
1-1.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.
1-2.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。
1-3.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）。
②与氢氧化钠反应
二氧化碳会使烧碱变质。
2.弱氧化性
2-1.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。
2-2.镁单质还原
在点燃的条件下，镁条能在二氧化碳中燃烧。
2-3.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。
2-4.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。这个过程的简单机理为：在初始阶段，二氧化碳被吸附在阴极催化剂表面，形成中间产物（反应式①）；然后电子在两个电极间电势差的作用下发生转移，转移数可能是2、4、6、8、12，还原产物随电子转移数的不同而可能是一氧化碳、甲酸根、甲酸、甲烷、乙烷和乙烯等（反应式②-⑧）。由于是在水溶液中，也会发生析氢反应，从而产生氢气（反应式⑨、⑩）。
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” ），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”。
