二氧化碳密度比空气大还是小?
大
二氧化碳密度是1.997g/L,标准条件下密度比空气密度大。在物理性质方面,二氧化碳的沸点为-78.5℃,熔点为-56.6℃,密度比空气密度大,溶于水。在化学性质方面,二氧化碳的化学性质不活泼,热稳定性很高,不能燃烧,通常也不支持燃烧,属于酸性氧化物,具有酸性氧化物的通性,因与水反应生成的是碳酸,所以是碳酸的酸酐。
二氧化碳一般可由高温煅烧石灰石或由石灰石和稀盐酸反应制得,主要应用于冷藏易腐败的食品(固态)、作致冷剂(液态)、制造碳化软饮料(气态)和作均相反应的溶剂(超临界状态)等。关于其毒性,研究表明:低浓度的二氧化碳没有毒性,高浓度的二氧化碳则会使动物中毒。
分子结构
CO2分子形状是直线形的,其结构曾被认为是:O=C=O。但CO2分子中碳氧键键长为116pm,介于碳氧双键(键长为124pm)和碳氧三键(键长为113pm)之间,故CO2中的碳氧键具有一定程度的叁键特征。
现代科学家一般认为CO2分子的中心原子碳原子采取sp杂化,2条sp杂化轨道分别与2个氧原子的2p轨道(含有一个电子)重叠形成2条σ键,碳原子上互相垂直的p轨道再分别与2个氧原子中平行的p轨道形成2条大π键。
产生途径
二氧化碳气体是大气组成的一部分(占大气总体积的0.03%-0.04%),在自然界中含量丰富,其产生途径主要有以下几种:
①有机物(包括动植物)在分解、发酵、腐烂、变质的过程中都可释放出二氧化碳。
②石油、石腊、煤炭、天然气燃烧过程中,也要释放出二氧化碳。
③石油、煤炭在生产化工产品过程中,也会释放出二氧化碳。
④所有粪便、腐植酸在发酵,熟化的过程中也能释放出二氧化碳。
⑤所有动物在呼吸过程中,都要吸氧气吐出二氧化碳。
工业制备
煅烧法
高温煅烧石灰石(或白云石)过程中产生的二氧化碳气,经水洗、除杂、压缩,制得气体二氧化碳。
发酵气回收法
生产乙醇发酵过程中产生的二氧化碳气体,经水洗、除杂、压缩,制得二氧化碳气。
副产气体回收法
氨、氢气、合成氨生产过程中往往有脱碳(即脱除气体混合物中二氧化碳)过程,使混合气体中二氧化碳经加压吸收、减压加热解吸可获得高纯度的二氧化碳气。
吸附膨胀法
一般以副产物二氧化碳为原料气,用吸附膨胀法从吸附相提取高纯二氧化碳,用低温泵收集产品;也可采用吸附精馏法制取,吸附精馏法采用硅胶、3A分子筛和活性炭作吸附剂,脱除部分杂质,精馏后可制取高纯二氧化碳产品。
炭窑法
由炭窑窑气和甲醇裂解所得气体精制而得二氧化碳。