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C原子以sp杂化轨道形成δ键。分子形状为直线形。非极性分子。在CO₂分子中，碳原子采用sp杂化轨道与氧原子成键。C原子的两个sp杂化轨道分别与两个O原子生成两个σ键。C原子上两个未参加杂化的p轨道与sp杂化轨道成直角，并且从侧面同氧原子的p轨道分别肩并肩地发生重叠，生成两个∏三中心四电子的离域键。因此，缩短了碳—氧原子间地距离，使CO2中碳氧键具有程度的叁键特征。决定分子形状的是sp杂化轨道，CO₂为直线型分子式。二氧化碳密度较空气大，当二氧化碳少时对人体无危害，但其超过量时会影响人（其他生物也是）的呼吸，原因是血液中的碳酸浓度增大，酸性增强，并产生酸中毒。空气中二氧化碳的体积分数为1%时，感到气闷，头昏，心悸；4%-5%时感到眩晕。6%以上时使人神志不清、呼吸逐渐停止以致死亡

空气中有微量的二氧化碳，约占0.039%。二氧化碳能溶于水中，形成碳酸，碳酸是一种弱酸。

二氧化碳的基本用途：

二氧化碳固态二氧化碳俗称干冰，升华时可吸收大量热，因而用作制冷剂，如人工降雨，也常在舞台中用于制造烟雾。二氧化碳一般不燃烧也不支持燃烧，常温下密度比空气略大，受热膨胀后则会聚集于上方。也常被用作灭火剂但Mg、Na、K等燃烧时不能用CO₂来灭火，因为：2Mg+CO₂==点燃==2MgO+c、4Na+CO₂==点燃==2Na₂O+c、4K+CO₂==点燃==2K₂O+C。液态二氧化碳由于易溶于水，所以经常被压缩涌入饮料，就形成了所谓的碳酸饮料，在实验中常运用的为小苏打等

二氧化碳是绿色植物光合作用不可缺少的原料，温室中常用二氧化碳作肥料。光合作用总反应：CO2+H2O —叶绿体、光照→ C6H12O6 + O2注意：光合作用释放的氧气全部来自水，光合作用的产物不仅是糖类，还有氨基酸（无蛋白质）、脂肪，因此光合作用产物应当是有机物。

各步分反应：2H₂O —光照→ 2H₂↑+ O₂↑（水的光解） NADP+ + 2e- + H+ → NADPH（递氢） ADP + Pi —→ ATP （递能） CO?+C5化合物→C6化合物（二氧化碳的固定） C6化合物 —ATP、NADPH→（CH₂O）n + C5化合物（有机物的生成）

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二氧化碳的实验制法：

大理石或石灰石和稀盐酸反应通常需要对气体进行除杂干燥，盐酸反应时会挥发出氯化氢(HCl）气体，所以要通过饱和碳酸氢钠(NaHCO3）溶液除去气体中的氯化氢。溶液中的反应，气体溢出时会带出水蒸气，所以要求严格或必要时要对气体进行干燥，通常用装有浓硫酸的洗气瓶进行干燥。

二氧化碳CaCO₃+ 2HCl = CaCl₂+ H₂O + CO₂↑

点燃

C+O₂=点燃=CO₂

另外，不能用碳酸钠、纯碳酸钙和盐酸反应制取，因为反应速率太快，不易收集；不能用石灰石和浓盐酸反应，因为浓盐酸易挥发出大量氯化氢气体，使氯化氢无法完全去除，制得的二氧化碳纯度会下降；也不能用碳酸钙和稀硫酸反应收集，因为反应会生成微溶于水的硫酸钙，硫酸钙会附盖在石灰石表面，阻碍内部反应的继续进行。附：CaCO₃+H₂SO₄====CaSO₄+H₂O+CO₂↑

Na₂CO₃+2HCl====2NaCl+H₂O+CO₂↑

Na₂CO₃+H₂SO₄====Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑

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