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    二氧化碳是和一切動植物生活密切有關(guān)的氣體,人以及其他動物呼出的氣體里含有多量的二氧化碳;煤炭、木材、汽油、煤油以及天然氣等燃料燃燒時都有二氧化碳生成成;動植物腐爛時也有二氧化碳產(chǎn)生.但在另一方畫面,二氧化碳又是切綠色植物不可缺少的養(yǎng)料.在日光下,綠色植物吸收了空氣里的二氧化碳,經(jīng)過復(fù)雜的化學(xué)變化,最后轉(zhuǎn)變成為它們的體質(zhì),由于這樣的原因,大氣里二氧化碳的含量基本上保持不變.

①工業(yè)上制取碳化鈣并不是用碳和鈣直接化合的方法(因為鈣的價錢很貴),而是用焦炭在電爐(80000里還原氧化鈣(即生石灰)而制得的.

3C+CaO=(高溫）=CaC2+CO↑

應(yīng)該注意,碳化鈣(CaC2)以及乙炔(C2H2)的分子具有特殊的結(jié)構(gòu),不能簡單地從它們的分子式來確定元素的化合價,在碳化鈣分子里,鈣是2價,根據(jù)分子式,似乎碳的化合價應(yīng)該是1價,但實際上是4價,同樣,在乙炔分子里,氫是1價,碳似乎應(yīng)該也是1價,但實際上是生價。

    二氧化碳的物理性質(zhì)  二氧化碳是一種無色的氣體,比空氣重(大約是相相同體積空氣重的1.5倍),我們可以象倒水一樣地把它從一個容器里傾倒到另一個容器里。

    二氧化碳比氧氣或氫氣容易溶解于水,在平常狀況下,體積水能夠溶解1體積二氧化碳,如果增加壓強,水所能溶解的二氧化碳還將更多.平常我們用作清涼飲料的汽水,就是用較高的壓強,把多量的二氧化碳氣體溶解在飲米料里而制成的當我們打開汽水瓶蓋時,由于瓶中壓強減低,溶解在汽水里的二氧化碳氣體大部分迅速逸出,因此有許多氣泡冒出。

    比起氧氣或氫氣來,二氧化碳就顯得很易液化,在平常溫度下,只要把壓強增加到60個大氣壓,它就變成無色的液體液態(tài)二氧化碳平時貯存在堅固的圓形鋼筒里.當把液態(tài)二氧化碳從鋼筒里倒出時,其中一部分迅速蒸發(fā)并吸收大量的熱,使其余部分液態(tài)二氧化碳的溫度急劇下降,最后凝成雪狀的固體,經(jīng)過壓縮后的固態(tài)二氧化碳的外形象冰,稱做“干冰”。

    把一筒(一般用鋼筒)液態(tài)二氧化碳,斜置桌上(圖84).在流出口處系上一個堅固的帆布袋,打開活門,讓液態(tài)二氧化碳流出,數(shù)分鐘后可以看到袋中有雪狀的二氧化碳固體。

   “干冰”是一種比冰更好的致冷劑①.它冷卻的溫度比冰低得多,利用“干冰”,可以產(chǎn)生一78C的低溫.而且,“干冰”熔化時,不會象冰那樣變成液體,它直接蒸發(fā)成為溫度很低的、干燥的二氧化碳氣體,圍繞于冷藏物品的四周,因此它的冷效果特別好.“干冰”現(xiàn)在用來保藏容易腐爛的食品。

    二氧化碳的化學(xué)性質(zhì)  二氧化碳的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定。

    二氧化碳沒有可燃性(和氫氣不同),它不能在空氣或氧氣里燃燒,這是因為在二氧化碳里,已經(jīng)含有了充分的氧元素,不能再和更多的氧化合的緣故。

    二氧化碳一般說來是不能支持物質(zhì)的燃燒的(和氧氣不同),大多數(shù)燃燒著的物質(zhì)不能在二氧化碳氣體里繼續(xù)燃燒例如,把燃著的蠟燭,插進盛有二氧化碳氣體的廣口瓶里,蠟燭很快就會熄滅.

    拿兩枝短蠟燭分別放在一個梯形鐵架的兩層上,把蠟燭點著,然后把鐵架掛在一個空燒杯里.另取二氧化碳氣體一瓶,沿著燒杯邊,象倒水一樣地倒進燒杯里,可以看到低處的蠟燭先熄滅,然后高處的蠟燭也跟著炮滅(圖3·5).這個實驗說明了(1)二氧化碳比空氣重,(2)二氧化碳不能維持蠟燭然燒。

①致冷劑就是能夠產(chǎn)生低溫的物質(zhì)。

但是,并不是所有有物質(zhì)都不能在二氧化碳弌體里燃燒的從二氧化碳的分子組成可以看出,在二氧化碳里含有氧元素由于這個氧元素是和碳元素化合著的,因此它的性質(zhì)和單質(zhì)的氧(即氧氣)不同,它不能支持一般物質(zhì)的燃燒,但如果有一種物質(zhì),它和氧結(jié)合的能力大大超過碳和氧結(jié)合的能力,它就有可能奪取二氧化碳里的氧,而使碳游離析出.例如,把燃著的鎂條(鎂是一種具有銀白色光澤的很輕的金屬,鎂條在空氣里燃燒時發(fā)出眩目的亮光.)放進二氧化碳氣體里,鎂條仍繼續(xù)燃燒,生成白色的氧化鎂粉末,同時,還有黑色的碳粒產(chǎn)生,這個反應(yīng)的化學(xué)方程式是;

 2Mg(鎂)+CO2=2Mg0(氧化鎂)+C

    二氧化碳溶解在水里,和水發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成一種酸性的物質(zhì),叫做碳酸(H2CO).這個反應(yīng)的化學(xué)方程式是:

CO2+H2O=H2CO3

碳酸是一種不穩(wěn)定的物質(zhì),容易分解生成二氧化碳和水.因此,在碳酸的水溶液里,除含有碳酸外總是還有二氧化碳同時存在.
    

把二氧化碳氣體通進澄清的石灰水,不久就有白色的沉淀(碳酸鈣,分子式是CaCO3)析出,這個反應(yīng)的化學(xué)方程式是：
CO2+Ca(OH)2[氫氧化鈣(“石灰水”)]=Caco3↓[碳酸鈣(白色沉淀)]+H2o

這個反應(yīng)通常是用來檢驗二氧化碳的。
    我們呼吸時呼出的氣體里含有多量的二氧化碳,這也可以用石灰水來檢驗.用一玻璃管,把我們呼出的氣體吹進澄清的石灰水里,石灰水就會變?yōu)闇啙?圖3·6)。
    動物不能在二氧化碳里生活,這并不是因為二氧化碳有毒,而是因為在二氧化碳里,動物得不到維持呼吸所必須的氧氣,因而窒息而死,在地下室、山洞里,有時會因某種原因而積存著大量的的二氧化碳氣體,人們?nèi)绻涣粜倪M入那里,由于二氧化碳是無色無嗅的氣體,會在不知不覺中發(fā)生室息的危險.因此,在進入這些地方的時候,應(yīng)該先用燃著的蠟燭來試驗,如果蠟燭熄滅,說明那里積集有大量二氧化碳氣體,必須設(shè)法先行通風,然后才能進去。

     二氧化碳的用途  在工業(yè)上,二氧化碳是制造純破(即碳酸鈉,Na2CO3)、焙用堿(又稱小蘇打,即碳酸氫鈉 NAHCO3)、

碳酸氫銨(NH4CO3,一種重要的氮肥)等的主要原料.

    二氧化碳能夠滅火,常用的二氧化碳滅火器是由一個鐵制圓筒做成的.圓筒里盛有碳酸鈉(NaCO3)和能夠產(chǎn)生泡沫的“發(fā)泡劑”①的水溶液.在圓筒上部,有一個固定的金屬支架,支架上放有一瓶硫酸或鹽酸,瓶口用一個鉛蓋蓋住.鐵簡的筒口用蓋蓋緊.筒的上部有一個噴出口(圖3.7)。

    使用滅火器B時,只要把滅火器顛倒過來,盛酸玻璃瓶的鉛蓋自動落下,酸從瓶中倒出和筒內(nèi)碳酸鈉溶液發(fā)生反應(yīng),產(chǎn)生

①加入發(fā)泡劑”的目的,是使滅火器使用時噴出的二氧化氣體,包圍在無數(shù)穩(wěn)定的、不易破裂的氣泡里,這樣可以減少二氧化碳的擴散.因為二氧化碳是氣體,雖然它比空氣重,但仍然有擴散作用,特別在溫度比較高的時候,擴散更快,常用的“發(fā)泡劑”是甘草根的浸出液。

二氧化碳氣體:

NA2CO3+H2S04=Na2SO4+H2O+-CO2↑

由于氣體的壓力,含有大量二氧化化碳氣體的泡就從噴出口噴射出來。

    某些物質(zhì)(例如石油、煤油、汽油等)著火的時候,是不能用水來撲救的,因為這些物質(zhì)比水輕,它們能夠浮在水面上繼續(xù)燃燒,并且會跟隨著水向四處流動,使燃燒的范圍更加擴大.但如果使用二氧化碳滅火器器,噴射出來大量的二氧化碳泡沫比汽油等油類更輕,能浮在燃著的油液上面,把燃燒物和空氣完全隔絕起來.這樣,燃燒物將因得不到空氣而熄滅。

    二氧化碳的制法  前面講過,碳在空氣或純氧里燃燒,可以生成二氧化碳。但是,這樣所得的二氧化碳是不純凈的,里面混雜著許多沒有作用掉的氧氣或其他氣體,要從這種混和氣體里分離出純凈的二氧化碳比較困難,在實驗室里,純凈的二氧化碳是用鹽酸和大理石或石灰石石(它們都是含有碳酸鈣的巖石)反應(yīng)而制得.反應(yīng)的化學(xué)方程式是：

Caco3（碳酸鈣）+2HC1（鹽酸）=Cacl2（氯化鈣）+H20+CO2↑

這個反應(yīng)是固體和液體相接觸,并在平常溫度下就能進行,因此可以利用啟普發(fā)生器來產(chǎn)生二氧化碳氣體。
    二氧化碳能夠溶解于水,因此收集二氧化碳氣體時,不能采用排水集氣法,而必須采用排氣集氣法.二氧化化碳比空氣重,集氣時瓶口應(yīng)該向上,導(dǎo)氣管向下,并要一直通到接近集氣瓶的瓶底處.這樣集氣的方法,叫做下方排氣法(圖3·8)
    二氧化碳是無色氣體,瓶中氣體是否已集滿,不能直接看出,可以用一根燃著的小木片放在瓶口,如果火焰熄滅,說明瓶里二氧化碳氣體已經(jīng)集滿。

   集滿二氧化碳氣體的集氣瓶,應(yīng)該瓶口向上,正放在桌上,并在瓶口用玻璃片或厚紙蓋住。

   利用上面的方法制取二氧化碳雖然比較方便,但所用的鹽酸是一種比較貴的工業(yè)原料,因此,這個方法只是在實驗室里制取少量二氧化碳時才適用,如果要大量生產(chǎn)二氧化碳,那就不經(jīng)濟了.現(xiàn)在工業(yè)上一般都用石灰石加熱分解的方法來制取二氧化碳。