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第350章 未命草稿

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水泥行业排放的二氧化碳占全球人类活动总碳排放量的8%左右66

截至2023年6月,过去10年,全球温室气体排放量创下“历史新高”,每年排放的二氧化碳高达540亿吨,导致全球以前所未有的速度变暖67

2024年3月19日,世界气象组织发布《2023年全球气候状况报告》,数据显示,2023年,二氧化碳浓度在2022年创纪录的水平上继续上升,其中二氧化碳的浓度水平比工业化前水平高50%69

2024年10月28日,世界气象组织发布的《温室气体公报》显示,2023年大气中二氧化碳浓度增加了2.3ppm(1ppm为百万分之一)。2023年全球平均地表二氧化碳浓度达到420.0ppm

碳氧三键(键长为113pm)之间,故CO2中的碳氧键具有一定程度的三键特征。

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27

CO2的临界温度为304.2K,室温下加压即可液化。液态CO2蒸发时吸收大量的热,这样就把一部分CO2冷凝成雪花状固体二氧化碳,通常叫干冰。干冰是一种很好的冷冻剂,其冷冻程度可达203K到193K。干冰是由CO2分子组成的晶体,属立方晶系,晶胞参数a为557.5pm(83K),品胞中包含4个CO2分子、晶体由直线形

Pa。随着温度和压力的变化,CO2的相态可呈气相、液相或固相变化,CO2需加压到5.1 倍大气压力以上会以液态存在,在 5.1个大气压下的液化点为-56.55°C。二氧化碳临界压力、温度分别是7.38 MPa、31.4°C,三相点压力为0.52 MPa,温度为-56°C。压力低于0.7 MPa时,CO2仅有两种相态,即气相和固相,温度降低时,CO2会从气态直接转变为固态78

。当物质处在临界压力与临界温度以上的状态时,此时该物质所处的状态就是超临界状态,被称为超临界流体。超临界状态下,物质的相态介于气态与液态之间,超临界流体的粘度和表面张力接近气体的性质,密度范围更接近液体的性质,扩散系数和热力学电导率介于气体和液体之间,既具有气体的流动性,又具有液体的溶解性 77

二氧化碳相图

化学性质

二氧化碳是碳氧化合物之一,是一种无机物,不可燃,通常也不支持燃烧,低浓度时无毒性。它也是碳酸的酸酐,属于酸性氧化物,具有酸性氧化物的通性,其中碳元素的化合价为+4价,处于碳元素的最高价态,故二氧化碳具有氧化性而几乎无还原性,但氧化性不强29

1.酸性氧化物的通性

1-1.和水反应

二氧化碳可以溶于水并和水反应生成碳酸,而不稳定的碳酸容易分解成水和二氧化碳,相应的化学反应方程式为:

1-2.和碱性氧化物反应

一定条件下,二氧化碳能与碱性氧化物反应生成相应的盐,如:

1-3.和碱反应

①与氢氧化钙反应

向澄清的石灰水中加入二氧化碳,会使澄清的石灰水变浑浊,生成碳酸钙沉淀(此反应常用于检验二氧化碳),相应的化学反应方程式为:

当二氧化碳过量时,生成碳酸氢钙:

第一步:

第二步:

总方程式:

由于碳酸氢钙溶解性大,长时间往已浑浊的石灰水中通入二氧化碳,可发现沉淀渐渐消失。

②与氢氧化钠反应

二氧化碳会使烧碱变质,相应的化学反应方程式为:

当二氧化碳过量时,生成碳酸氢钠:

第一步:

第二步:

总方程式:

③与氨气反应

干燥的CO2可与NH3气作用74

氨基甲酸铵NH2COONH4为白色晶体,极易溶于水,其溶液热至333K水解为碳酸铵74

2.弱氧化性

2-1.碳单质还原

高温条件下,二氧化碳能与碳单质反应生成一氧化碳29

,相应的化学反应方程式为:

2-2.镁单质还原

在点燃的条件下,镁条能在二氧化碳中燃烧29

,相应的化学反应方程式为:

镁在二氧化碳中燃烧

2-3.氢化还原

二氧化碳和氢气在催化剂的作用下会发生生成甲醇、一氧化碳和甲烷等的一系列反应

30

,其中几种反应的化学反应方程式为:

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