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    二氧化碳是和一切動(dòng)植物生活密切有關(guān)的氣體,人以及其他動(dòng)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(shí)都有二氧化碳生成成;動(dòng)植物腐爛時(shí)也有二氧化碳產(chǎn)生.但在另一方畫(huà)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(guò)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?yàn)殁}的價(jià)錢(qián)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(jiǎn)單地從它們的分子式來(lái)確定元素的化合價(jià),在碳化鈣分子里,鈣是2價(jià),根據(jù)分子式,似乎碳的化合價(jià)應(yīng)該是1價(jià),但實(shí)際上是4價(jià),同樣,在乙炔分子里,氫是1價(jià),碳似乎應(yīng)該也是1價(jià),但實(shí)際上是生價(jià)。

    二氧化碳的物理性質(zhì)  二氧化碳是一種無(wú)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(gè)容器里傾倒到另一個(gè)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(qiáng),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(qiáng),把多量的二氧化碳?xì)怏w溶解在飲米料里而制成的當(dāng)我們打開(kāi)汽水瓶蓋時(shí),由于瓶中壓強(qiáng)減低,溶解在汽水里的二氧化碳?xì)怏w大部分迅速逸出,因此有許多氣泡冒出。

    比起氧氣或氫氣來(lái),二氧化碳就顯得很易液化,在平常溫度下,只要把壓強(qiáng)增加到60個(gè)大氣壓,它就變成無(wú)色的液體液態(tài)二氧化碳平時(shí)貯存在堅(jiān)固的圓形鋼筒里.當(dāng)把液態(tài)二氧化碳從鋼筒里倒出時(shí),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(guò)壓縮后的固態(tài)二氧化碳的外形象冰,稱(chēng)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(gè)堅(jiān)固的帆布袋,打開(kāi)活門(mén),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(shí),不會(huì)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?xì)怏w,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(lái)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(méi)有可燃性(和氫氣不同),它不能在空氣或氧氣里燃燒,這是因?yàn)樵诙趸祭?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(shuō)來(lái)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?xì)怏w里繼續(xù)燃燒例如,把燃著的蠟燭,插進(jìn)盛有二氧化碳?xì)怏w的廣口瓶里,蠟燭很快就會(huì)熄滅.

    拿兩枝短蠟燭分別放在一個(gè)梯形鐵架的兩層上,把蠟燭點(diǎn)著,然后把鐵架掛在一個(gè)空燒杯里.另取二氧化碳?xì)怏w一瓶,沿著燒杯邊,象倒水一樣地倒進(jìn)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(gè)實(shí)驗(yàn)說(shuō)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(gè)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(guò)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(shí)發(fā)出眩目的亮光.)放進(jìn)二氧化碳?xì)怏w里,鎂條仍繼續(xù)燃燒,生成白色的氧化鎂粉末,同時(shí),還有黑色的碳粒產(chǎn)生,這個(gè)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(gè)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(shí)存在.
    

把二氧化碳?xì)怏w通進(jìn)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(gè)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(gè)反應(yīng)通常是用來(lái)檢驗(yàn)二氧化碳的。
    我們呼吸時(shí)呼出的氣體里含有多量的二氧化碳,這也可以用石灰水來(lái)檢驗(yàn).用一玻璃管,把我們呼出的氣體吹進(jìn)澄清的石灰水里,石灰水就會(huì)變?yōu)闇啙?圖3·6)。
    動(dòng)物不能在二氧化碳里生活,這并不是因?yàn)槎趸加卸?而是因?yàn)樵诙趸祭?動(dòng)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(shí)會(huì)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(jìn)入那里,由于二氧化碳是無(wú)色無(wú)嗅的氣體,會(huì)在不知不覺(jué)中發(fā)生室息的危險(xiǎn).因此,在進(jìn)入這些地方的時(shí)候,應(yīng)該先用燃著的蠟燭來(lái)試驗(yàn),如果蠟燭熄滅,說(shuō)明那里積集有大量二氧化碳?xì)怏w,必須設(shè)法先行通風(fēng),然后才能進(jìn)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(chēng)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(gè)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(gè)固定的金屬支架,支架上放有一瓶硫酸或鹽酸,瓶口用一個(gè)鉛蓋蓋住.鐵簡(jiǎn)的筒口用蓋蓋緊.筒的上部有一個(gè)噴出口(圖3.7)。

    使用滅火器B時(shí),只要把滅火器顛倒過(guò)來(lái),盛酸玻璃瓶的鉛蓋自動(dòng)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(shí)噴出的二氧化氣體,包圍在無(wú)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(kuò)散.因?yàn)槎趸际菤怏w,雖然它比空氣重,但仍然有擴(kuò)散作用,特別在溫度比較高的時(shí)候,擴(kuò)散更快,常用的“發(fā)泡劑”是甘草根的浸出液。

二氧化碳?xì)怏w:

NA2CO3+H2S04=Na2SO4+H2O+-CO2↑

由于氣體的壓力,含有大量二氧化化碳?xì)怏w的泡就從噴出口噴射出來(lái)。

    某些物質(zhì)(例如石油、煤油、汽油等)著火的時(shí)候,是不能用水來(lái)?yè)渚鹊?因?yàn)檫@些物質(zhì)比水輕,它們能夠浮在水面上繼續(xù)燃燒,并且會(huì)跟隨著水向四處流動(dòng),使燃燒的范圍更加擴(kuò)大.但如果使用二氧化碳滅火器器,噴射出來(lái)大量的二氧化碳泡沫比汽油等油類(lèi)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(lái).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(guò),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(méi)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(shí)驗(yàn)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(gè)反應(yīng)是固體和液體相接觸,并在平常溫度下就能進(jìn)行,因此可以利用啟普發(fā)生器來(lái)產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w。
    二氧化碳能夠溶解于水,因此收集二氧化碳?xì)怏w時(shí),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(shí)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(wú)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(shuō)明瓶里二氧化碳?xì)怏w已經(jīng)集滿。

   集滿二氧化碳?xì)怏w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(gè)方法只是在實(shí)驗(yàn)室里制取少量二氧化碳時(shí)才適用,如果要大量生產(chǎn)二氧化碳,那就不經(jīng)濟(jì)了.現(xiàn)在工業(yè)上一般都用石灰石加熱分解的方法來(lái)制取二氧化碳。