二氧化碳在通常狀況下是一種無色、無臭、無味的氣體能溶于水，溶解度為0.144g/100（25℃）。在20℃時，將二氧化碳加壓到5.73×106Pa即可變成無色液體，常壓縮在鋼瓶中存，在－56.6℃、5.27×105Pa時變為固體。

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。

二氧化碳是空氣中常見的化合物，其分子式為CO2，由兩個氧原子與一個碳原子通過共價鍵連接而成，常溫下是一種無色無味氣體，密度比空氣略大，能溶于水，并生成碳酸。液態二氧化碳蒸發時吸收大量的熱而凝成固體二氧化碳，俗稱干冰。二氧化碳認為是造成溫室效應的主要來源。

二氧化碳一般可由高溫煅燒石灰石或由石灰石和稀鹽酸反應制得，主要應用于冷藏易的食品（固態）、作致冷劑（液態）、制造碳化軟飲料（氣態）和作均相反應的溶劑（超臨界狀態）等。關于其毒性，研究表明：低濃度的二氧化碳沒有毒性，高濃度的二氧化碳則會使動物中毒。

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