二氧化碳常溫常壓下是一種無色無味的氣體，密度比空氣大，能溶于水，在加壓冷卻時變成無色的液體，無色液體繼續降溫時變成雪花狀的固體。

二氧化碳在常溫常壓下為無色無臭稍帶酸味的氣體。比空氣重。液化后變成無色無臭的液體，可揮發。固化后變成白雪一樣的薄片或立方體。在氣液固三態均不燃燒，也不助燃。二氧化碳稍微呈惰性，對許多金屬幾乎無影響，但有水分時生成碳酸而腐蝕普通鋼。與強堿起劇烈反應形成碳酸鹽，在高溫能被鐵、鋅和某些其它的金屬以及碳還原成一氧化碳。在350～400℃，有鎳存在的條件下(或在200℃，有氧化銅存在的條件下)可被氫還原為甲烷。在赤熱的溫度下與鈣反應，生成碳化鈣和氧化鈣；在同樣溫度下與氨反應生成尿素；有銅存在時與二硫化碳反應可生成硫和一氧化碳。與許多有機化合物反應。可將這些化合物羰基化。能溶于水、烴類及大多數中。

二氧化碳是碳氧化合物，是一種無機物，不可燃，通常也不支持燃燒，低濃度時性。它也是碳酸的酸酐，屬于酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性，其中碳元素的化合價為+4價，處于碳元素的價態，故二氧化碳具有氧化性而無還原性，但氧化性不強。

在自然界中二氧化碳含量豐富，為大氣組成的一部分。二氧化碳也包含在某些氣或油田伴生氣中以及碳酸鹽形成的礦石中。

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