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二氧化碳的物理性质无色、无臭、无味的气体化学式C02,地球大气层重要组分之一密度
1.977克/厘米3,二氧化碳能溶于水二氧化碳气体容易液化,液态二氧化碳可以贮存在高压钢瓶内当液态二氧化碳蒸发时,会吸收大量的热,使温度迅速降低,这样又会使一局部二氧化碳气体冷凝成雪花状固体,这种固体可从周围吸收热量,直接变成气体〔升华),因此把它叫做干冰大气中二氧化碳的含量为
0.03%;海洋中为
0.014%它们来源于
①有机体腐烂过程
②人和动物呼出二氧化碳
③煤、石油、天然气等的燃烧二氧化碳的化学性质不活泼,只在高温下能与镁等金属反响(生成氧化镁和碳),也与红热的炭发生反响〔生成一氧化碳);二氧化碳气体溶于水生成碳酸〔使紫色石蕊变成红色),是一种二元弱酸〔不稳定,遇热或强酸容易分解成二氧化碳和水)最常用的检验二氧化碳气体的方法是让它通入澄清的石灰水,即有白色沉淀〔碳酸钙〕产生Ca(OH)2+C02=CaC031+H20继续通入二氧化碳,碳酸钙沉淀转变为可溶性的碳酸氢钙,溶液又变为澄清CaC03+C02+H20=Ca(HC03)2二氧化碳本身无毒,但在空气中含量到达3%时,人体会感到呼吸急促,到达10%时,就会丧失知觉、呼吸停止而死亡随着工业高度开展,大气中的二氧化碳含量日益增高,它能够吸收地面放出的红外辐射,在地球周围形成绝热层,阻止热量向外层空间扩散,使平均气温上升,此即二氧化碳的温室效应工业上用的二氧化碳大多是石灰窑、水泥厂、酿酒厂〔发酸过程〕的副产物,天然气井和煤气厂也有大量二氧化碳主要用于制造碳酸钠,及生产充碳酸气的饮料用干冰冷冻水果或肉类,不但温度低,而且无污染二氧化碳又是有效的灭火剂,用于不能用水来扑灭的火灾,如油、电、金属钠引起的火灾液态二氧化碳已成为高效无污染的萃取剂,所用的工艺称为超临界萃取,多用于食品等工业“干冰〃的故事在美国南部的得克萨斯州,一个钻探队曾遇到了一件怪事当他们用钻探机往地下打孔勘探油矿时,突然有一股强大的气流从管口喷出,立刻在管口形成一大堆雪花似的〃冰〃好奇的勘探队员,像孩子般快乐地用这些“冰〃滚起雪球来了这下可不得了啦!许多队员的手被冻伤,过不了多久,许多人皮肤开始发黑、溃烂,这究竟是怎么一回事呢?原来,那雪花似的“冰〃不是由水而是由二氧化碳凝结而成的这种固体二氧化碳在常温下融化时,能直接气化为二氧化碳气体,所以很快就销声匿迹,而周围仍旧干干的,不像冰融化后会留下水迹,因而又名“干冰〃论外貌,干冰和普通的冰确实很相像,只是干冰的温度要比普通冰更低〔一
78.5CL在这样低的温度下,难怪钻探队员的手会冻坏干冰的用途可多呢!可以用作强致冷剂;用干冰冷藏鱼、肉之类食品时,运输途中不会弄得到处湿漉漉的;食物在地窖中用干冰冷藏,可以存放更长时间更奇妙的是,在许多影片和电视剧中那些云雾燎绕的景象也是干冰的功绩呢!因为干冰在空气中气化形成大量二氧化碳气体,呈现在观众面前的就是一片〃白茫茫〃的景象此外,干冰还是人工造雨的能手呢!人工降雨是用人为的方法,增加云中的冰晶或使云中的冰晶和水滴增大而形成降水目前人工降雨是一种用飞机把冷却剂(干冰或其他化学药剂)撒播到云中,使云内温度显著下降,使细小的水滴冰晶迅速增多加大,迫使它下降形成降水;二氧化碳是植物的重要营养物质每一片叶子中的叶绿素在日光照射下都能完成一个很奇妙的变化,把叶子吸收的二氧化和根部输送来的水分转变为糖、淀粉以及氧气,光合作用6C02+6H20=C6Hl206+602其中C6Hl206就是葡萄糖,再经转化就生成淀粉等在这个过程中,日光中的能量被吸收了,变成储存在淀粉中的能量,成为地球上生命活动的能源二氧化碳与油漆,通常我们的油漆,都是具有挥发性的有机溶剂涂上油漆后,溶剂就挥发出来,挥发的时间较长,而且还给环境造成污染,污染物中有许多有毒气体和致癌物美国一家公司研制出一种用二氧化碳做溶剂的油漆,克服了常用尤其给人带来的危害二氧化碳是气体,不能做溶剂他们采用的方法是在一定温度下增大压力,使二氧化碳处于气态与液态相互转变的一种状态这样,就可做溶剂使油漆溶解所用二氧化碳是合成氨厂、炼油厂的副产品,并不需要制取使用二氧化碳喷漆,干得快,光泽好,不会产生有毒污染一般条件下,二氧化碳不支持燃烧且比空气重,将二氧化碳覆盖在燃着的物体外表,可使物体跟空气隔绝而停止燃烧,因此二氧化碳可用灭火,是常用的灭火剂在化学工业上,二氧化碳是一种重要的原料,大量用于生产纯碱Na2co
3、小苏打NaHC
03、尿素[C0NH22]、碳酸氢锭NH4HC
03、颜料铅白[Pb0H2-2PbC03]等在轻工业上,生产碳酸饮料、啤酒、汽水等都需要二氧化碳在现代化仓库里常充入二氧化碳,防止粮食虫蛀和蔬菜腐烂,延长保存期固态的二氧化碳即“干冰〃,主要用作致冷剂,用飞机在高空喷撒“干冰〃,可以使空气中水蒸气冷凝,形成人工降雨;在实验室里,“干冰〃与乙醴等易挥发液体混合,可以提供一77tC左右的低温浴“干冰〃还可以做食品速冻保鲜剂在农业上,温室里直接施用二氧化碳作肥料,利用植物根部吸收二氧化碳,可以增进植物的光合作用促进农作物生长,增加产量在自然界,二氧化碳保证了绿色植物进行光合作用和海洋中浮游植物呼吸的需要除课本里提及的二氧化碳的各种用途外,尚有以下一些用途
1.人体呼吸的有效刺激因素,它通过对人体外化学感受器的刺激,兴奋呼吸中抠如果一个人长时间吸入纯氧,体内二氧化碳浓度过低,可导致呼吸停止因此,临床上把5%二氧化碳与95%氧气的混合气体、应用于一氧化碳中毒、溺水、休克、碱中毒的治疗和麻醉上的应用液态二氧化碳低温手术的用途也较广泛
2.贮藏粮食、水果、蔬菜用二氧化碳贮藏的食品由于缺氧和二氧化碳本身的抑制作用,可有效地防止食品中细菌、霉菌、虫子生长,防止变质和有害健康的过氧化物产生,并能保鲜和维持食品原有的风味和营养成分二氧化碳不会造成谷物中药物残留和大气污染用二氧化碳通入大米仓库24h,能使99%的虫子死亡
3.作为萃取剂国外普遍利用二氧化碳进行食品、饮料油料、香料、药物等加工萃取
4.用二氧化碳与氢气做原料,可生产甲醇、甲烷、甲醛、聚碳酸酯等化工原料和新燃料
5、作为油田注入剂可有效地驱油和提高石油的采油率
6.注入地下难于开采的煤层,使煤层气化,获得化工所需的合成气体和居间物
7.保护电弧焊接,既可防止金属表而氧化,又可使焊接速度提高大约9倍有的科学家认为,大气中二氧化碳加倍,将使粮食平均增产超过30%,棉花增长80%以上,小麦和水稻一类作物增产36%
8.在烹饪中用发酵粉或苏打的日的是为付了产生微小的二氧化碳气泡这些气泡使面包、糕点或发面膨胀,吃起来松软适口在制造面包时使用酵母,其作用与此相同,只是时间长些而已发酵粉〔或碳酸氢钠)与一种酸〔如从酸牛奶产生的乳酸〕作用而产生二氧化碳市售“发酵粉〃中常含有固态酸,在潮湿时,它与碳酸氢钠发生作用,也产生二氧化碳。