二氧化碳的性质

    二氧化碳为自然界中常见的物质之一，由于其特有的性质，在很多领域得到了广泛的应用，下面为大家介绍一下二氧化碳的部分性质。

    一、二氧化碳的化学性质

    二氧化碳为酸性氧化物。通常情况下，CO2性质稳定，不活泼，无毒性，不燃烧，不助燃，但在高温或有催化剂存在的情况下，CO2也参加一些化学反应。

    1．还原反应

    高温下，CO2可分解为CO和O2。

    CO2→CO＋1/2O2      －283kJ                 

    该反应为吸热可逆反应。在1200℃，CO2的平衡分解率仅为3.2%；加热到1700℃以上，平衡分解率明显增大，到2227℃时，约有15.8%的CO2分解。紫外光和高压放电均有助于CO2的分解反应，但分解率都不会很高。

    在CO2气氛中，燃烧着的镁、铝和钾等活泼金属可以继续保持燃烧，反应生成金属氧化物，析出游离态碳。

    CO2＋2Mg→2MgO＋C                      

    CO2还可以用其他方法还原，通常的还原剂为氢气：

    CO2＋H2→CO＋H2O                         

    该反应是一氧化碳变换反应的逆反应，是吸热反应，需在高温和有催化剂存在的条件下进行（见合成氨）。

    在含碳物质燃烧过程中，常伴有二氧化碳还原反应。

    CO2＋C→2CO                             

    在加热和催化剂作用下，CO2还可以被烃类还原,例如：

    CO2＋CH4→2CO＋2H2                      

    2．有机合成反应

    ⑴. 尿素

    在高温（170-200℃）和高压（13.8-24.6MPa）下，二氧化碳和氨反应，生成氨基甲酸铵：

    CO2＋2NH3 NH2COONH4    

    NH2COONH4失去一分子水生成尿素CO(NH2)2(见尿素)。这个反应是CO2化工应用中最重要的反应之一。它被广泛应用于尿素及其它衍生物的生产过程中。

    ⑵. 水杨酸

    CO2在有机合成中的另一重要反应是Kolbeschmitt反应，即苯酚钠的羧化反应，反应温度约150℃，压力0.5MPa,反应生成水杨酸。反应式为：

    该反应被广泛应用于医药、燃料和农药的生产过程中。

    ⑶. 甲醇

    在升温加压和有铜-锌催化剂存在时，用CO2、CO和H2的气态混合物可以合成甲醇，反应式如下：

    CO2＋3H2＝CH3OH＋H2O

    ⑷.其他                                      

    在特定的条件下，CO2与氢反应可以合成低级烃类，如：

    CO2＋4H2→CH4＋2H2O

    二氧化碳能使环氧乙烷羧化，用来制取碳酸亚乙酯。通过另外一些特定反应还可以制羧酸、酯、内酯和吡喃酮等有机物。上述反应所需催化剂一般为钯、铑、镍等过渡金属的络合物。

    3．生化反应

    CO2在地球环境中起重要作用。在植物新陈代谢过程中，叶绿素在光合作用下，利用空气中的CO2与水合成糖等有机物，同时释放出氧气：

    在动物的呼吸循环中，发生上述反应的逆反应，即从大气中吸入氧气，与体内的糖反应，产生动物活动所需的热能，同时排出CO2气。