论文二氧化碳.doc

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1、目录：1.二氧化碳的简介22.实验步骤及方法63.正文74.参考资料 20二氧化碳的基本信息简介：二氧化碳（） 英文名称 Carbon dioxide 别名 碳酸气 干冰（固态）结构式：O=C=O 相对密度：1.101（-37 ）熔点（摄氏度）-56.6（5270帕） 熔点（摄氏度）-78.5（升华） CAS号 124-38-9 EINECS 204-696-912 共有3个原子核，22个质子。 相对分子质量：44气体状态 气体密度：1.96g/L 液体状态表面张力：约3.0dyn/cm 密度：1.8kg/m3 二氧化碳粘度：比四氯乙烯粘度低得多，所以液体二氧化碳更能穿透纤维。） 二氧化碳分子

2、结构很稳定，化学性质不活泼，不会与织物发生化学反应。 它沸点低(-78.5)，常温常压下是气体。特点：没有闪点，不燃；无色无味，无毒性。 构成： C原子以sp杂化轨道形成键。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。发现过程：17世纪初，比利时化学家范海尔蒙特(J.B. Van. Helmond 15771644)在检测木炭燃烧和发酵过程的副产气时，发现二氧化碳。1757年

3、，J. Black第一个应用定量的方法研究这种气体 。1773年，拉瓦锡(A. L. Lavoisier) 把碳放在氧气中加热，得到被他称为“碳酸”的二氧化碳气体，测出质量组成为碳23.528.9%, 氧71.176.5%。1823年，迈克尔法拉第(M. Faraday)发现，加压可以使二氧化碳气体液化。1835年，M. Thilorier制得固态二氧化碳(干冰)。1884年，在德国建成第一家生产液态二氧化碳的工厂。性质：二氧化碳略溶于水，少部份二氧化碳会和水反应，产生碳酸，溶解比例大约为1：1。CO2(g) + H2O H2CO3二氧化碳略微溶于醇。二氧化碳是无色的。在低浓度时，二氧化碳气体

4、是无味的，但在较高浓度时会有酸性气味，并它可造成窒息和刺激。当吸入浓度比大气层平常浓度高很多的二氧化碳时，它可以产生一种酸的味道和鼻子和喉咙产生刺痛感，气体溶解在黏膜和唾液中，产生了碳酸。这种感觉像喝下碳酸饮料。当二氧化碳高于5,000 ppm的时候，会影响健康，而高于约50,000 ppm的浓度（相当于空气中5的体积）被认为是有危险性的。在标准的温度和压力下，二氧化碳的密度大约是1.98公斤/米3，是空气的1.5倍。二氧化碳用两个氧原子与一个碳原子以双键组成。-78.51 C或-109.3 F时，二氧化碳会升华，固态二氧化碳俗称“干冰”，是十分普遍的，一般用作冷冻，于1825年由法国化学家查

5、尔斯（Charles Thilorier）首次发现。另一种形式的固态二氧化碳是非晶玻璃般的形式，称为卡博尼亚（carboni），二氧化碳可以存在于一个玻璃态,类似于硅（石英玻璃）和锗。但是卡博尼亚玻璃不稳定，如果恢复正常压力就会变回原状。二氧化碳在常温常压下为无色无嗅的气体。CO2分子有16个价电子，基态为线性分子，属Dh 点群。CO2分子中碳氧键键长为116pm,介于碳氧双键（乙醛中C=O键长为124pm）和碳氧三键（CO分子中CO键长为112.8pm）之间。前言： 近年来，媒体把二氧化碳引起的环境问题炒作的是沸沸扬扬。将大多数使地球气温升高的原因都归根于二氧化碳，这使得本来对二氧化碳了解片

6、面的普通大众把二氧化碳误当做有毒或有害气体。为了消除大家的误解并加深对二氧化碳的认识程度，我们对二氧化碳做了深入的了解与学习。总结出了二氧化碳的基本性质和对环境的危害以及它的用途。方法及步骤：方法：通过网络手段、查阅书籍以及请教相关专家解决困惑问题，之后通过讨论得出结论并总结写出二氧化碳的基本性质和其用途以及它对环境的危害。步骤：1、 针对二氧化碳的相关问题我们到图书馆以及网上调出了相关资料。2、 经过对相关资料学习之后，我们对二氧化碳的相关问题进行了讨论，并得出了二氧化碳非有毒后有害气体的正确结论。3、 通过对相关资料的分析及总结后，我们对二氧化碳的基本性质、用途和危害做出了下述介绍。介绍了

7、二氧化碳的基本性质后，相信大家已经对二氧化碳有所认识。我想你肯定会问二氧化碳究竟来自哪儿呢？在实验室中通常以碳酸盐加酸制备二氧化碳，例如以碳酸钙（一般使用大理石或石灰石，因为纯碳酸钙与盐酸反应太过剧烈，不便于收集）与稀盐酸（避免盐酸中的HCl挥发出来影响二氧化碳的纯度）反应，并以向上排空气法收集：在工业上是以高温加热灰石（主要成分为碳酸钙）分解产生二氧化碳：(1atm,摄氏700度以上)以上是人工制备的二氧化碳的方法；可自然界中的二氧化碳又来自何方呢？其实，在自然界之中也是有很多的二氧化碳的，其中多达四成的地面二氧化碳排放是由于火山爆发。据估计，每年火山爆发释放约130-230万公吨（145-

8、255万吨）二氧化碳到大气中。凡是有机物（包括动植物）在分解、发酵、腐烂、变质的过程中也可释放出二氧化碳。石油、石腊、煤炭、天然气燃烧过程中，也要释放出二氧化碳。 石油、煤炭在生产化工产品过程中，也会释放出二氧化碳。 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。 所有动物在呼吸过程中，都要吸氧气吐出二氧化碳。 温泉等也产生大量二氧化碳。而在一定程度下，大气中的这些二氧化碳会被植物的光合作用等消耗。二氧化碳气体，就是这样，在自然生态平衡中，进行无声无息的循环。我想此刻你肯定会问我，既然二氧化碳在大气循环之中已被植物光合作用消耗，那为什么二氧化碳还给大气带来危害呢？首先要强调的是二氧化

9、碳本是无毒的，也不会使人产生中毒症状。但二氧化碳会导制使人窒息，这是毫无疑问的。我们都知道人体有负反馈调节机制，比如你体温下降，神经体液调节系统会自动释放激素促进肌体产热，排汗减少，毛孔关闭，竖毛肌收缩；你血糖升高，这个系统也会促使胰岛释放胰岛素来调节血糖；你水盐平衡失调，系统也会控制尿量来重新恢复平衡，等等。同样的，对于循环系统来说，二氧化碳是代谢废物，大量积累是危险的，所以一旦血液中溶解的二氧化碳分压超过一定值，垂体的感受器就会做出反应，脑干的呼吸中枢会兴奋，促使你加快呼吸。这就是为什么你一旦憋气或者剧烈运动之后，会面色潮红，呼吸急促，就是这个调节机制的原因但是，人体所有的调节机制都有限度

10、，这个也不例外。当空气中二氧化碳的浓度达到一定限度，即使加快呼吸也不能使血液中二氧化碳的分压回到安全值，此时这个调节就无法消除呼吸中枢的兴奋，于是造成恶性循环，呼吸越来越浅而急促，以至完全无法使肺循环得到充足的血氧分压，这就造成了窒息。而实际上，这个浓度还远不足以给人造成组织生理上的伤害。如果二氧化碳的浓度进一步增加，会使呼吸中枢由于深度刺激而麻痹，此时会造成呼吸骤停，这就是真正致命的原因。当然，只要你吸入的二氧化碳浓度很小也是无关紧要的。不过关于多少浓度会使人窒息这确实有必要知道的。350450ppm：同一般室外环境 3501000ppm：空气清新，呼吸顺畅 10002000ppm：感觉空气

11、浑浊，并开始觉得昏昏欲睡20005000ppm：感觉头痛、嗜睡、呆滞、注意力无法集中、心跳加速、轻度恶心 大于5000ppm：可能导致严重缺氧，造成永久性脑损伤、昏迷、甚至死亡。对判断人是否二氧化碳“中毒”，我们归结出了二氧化碳“中毒”的一些症状并找到了一些补救方法：症状：头痛、头晕、耳鸣、气急、胸闷、乏力、心跳加快，面颊发绀、烦躁、谵妄、呼吸困难。补救：打开门窗、通风孔，抢救者才可进入。将病人救出后，在空气新鲜处进行人工呼吸，心脏按摩，吸氧（避免高压、高流量、高浓度给氧，以免呼吸中枢更为抑制），开始12L分，随病人呼吸好转逐渐增大给氧量（4-5L/分），以至采用高压氧治疗。(最好是纯氧)吸入

12、兴奋剂：多种兴奋剂交替、联合使用，如洛贝林、山梗菜碱等。防止脑和肺水肿：应用脱水剂、激素，限制液量和速度，吸入钠的份量亦应限制。对症治疗：给予多种维生素、细胞色素C、能量合剂、高渗糖，以防感染。抢救同时要留意有没有其他有毒气体存在。其实二氧化碳造成大气污染的根本原因与人是息息相关的。我们已经了解到了二氧化碳在自然界中处于平衡状态的原因是：植物的光合作用一定程度上消耗了许多二氧化碳。可近年来，由于人们的大量砍伐森林，使自然界消耗二氧化碳的能力减弱了许多，再加上工业革命以后，化石能源成为我们的主要的能源。如我们熟知的煤炭，石油，天然气。这些能源是经过数亿年积累下来的太阳能的储存体。而我们瞬间就将这

13、些能源释放出来。而二氧化碳是化学放热后最稳定的形式。所以使得二氧化碳在大气中的含量增加。可二氧化碳又是温室气体，我们都知道太阳辐射以可见光居多，这些可见光可直接穿透大气层，到达并加热地面。而加热后的地面会发射红外线从而释放热量，但这些红外线不能穿透大气层。因此热量就保留在地面附近的大气中，其中温室气体就能够吸收红外线。这样一来，地球表面温度就升高了，因此造成了温室效应。那么温室效应究竟会对地球带来怎样的危害呢？其实温室效应带来的最直接的问题就是全球变暖。根据仪器记录，相对于1860年至1900年期间，全球陆地与海洋温度上升了摄氏0.75度。自1979年，陆地温度上升速度比海洋温度快一倍（陆地温

14、度上升了摄氏0.25度，而海洋温度上升了摄氏0.13度）。根据卫星温度探测，对流层的温度每十年上升摄氏0.12度至0.22度。在1850年前的一两千年，虽然曾经出现中世纪温暖时期与小冰河时期，但是大众相信全球温度是相对稳定的。根据美国国家航空航天局戈达德太空研究所的研究报告估计，自1800年代有测量仪器广泛地应用开始，2005年是地球有温度记录以来第二温暖的年份，比1998年的年平均地表温度记录低了0.06摄氏度。世界气象组织和英国气候研究单位也有类似的估计，曾经预计2005年是仅次于1998年第二温暖的年份。在人类近代历史也有一些温度记录。这些记录都来自不同的地方，精确度和可靠性都不尽相同。

15、在1860年才有类似全球温度仪器记录，相信当年的记录很少受到城市热岛效应的影响。从最近的千禧年内的多方记录所展示的长远展望，在过去1000年的温度记录中可以看到有关的讨论及其中的差异。最近50年的气候转变的过程是十分清晰，全赖详细的温度记录。到了1979年，人类更开始利用卫星温度测量来量度对流层的温度。在2000年后，各地的高温记录经常被打破。譬如：2003年8月11日，瑞士格罗诺镇录得摄氏41.5度，破139年来的记录。同年，8月10日，英国伦敦的温度达到摄氏38.1，破了1990年的记录。同期，巴黎南部晚上测得最低温度为摄氏25.5度，破了1873年以来的记录。8月7日夜间，德国也打破了百

16、年最高气温记录。在2003年夏天，台北、上海、杭州、武汉、福州都破了当地高温记录，而中国浙江省更快速地屡破高温记录，67个气象站中40个都刷新记录。2004年7月，广州的罕见高温打破了53年来的记录。2005年7月，美国有两百个城市都创下历史性高温记录。2006年8月16日，中国重庆最高气温高达43度。台湾宜兰在2006年7月8日温度高达38.8度，破了1997年的记录。2007年8月16日，日本埼玉县熊谷市温度高达40.9度，破了1933年日本山形市的记录。1958年在夏威夷大岛海拔约3400米的毛纳洛峰上对二氧化碳混合比率展开了最漫长的连续的仪器测量。从此以后，人们发现每年的测量结果不断攀

17、升，如基林曲线（Keeling Curve）显示，数值由当初的315百万分率上升至2006年超过了380百万分率，升幅大约是21%。结果显示二氧化碳含量在每个月出现轻微季节性变动而整体上全年是不断上升。从以上历史记录中，不难看出近年来全球气温都在上升。使其上升的原因毫无疑问就是大气中温室气体在逐渐增多。而气温的升高会对产生什么样的影响呢？会不会使我们生活环境更舒适呢？是否会带来好的影响，我们先不说。想来看几个实例吧！1.由于海洋温度升高，南极和格陵兰的大陆冰川会加速融化，导致海平面上升，会淹没沿海低海拔地区，例如大洋洲岛国图瓦鲁已被水淹没。全世界有3/4的人口居住在离海岸线不足500公里的地方

18、，陆地面积缩小会极大地影响人类居住环境，甚至可能导致战争。河、海堤的建立，可降低海平面上升的影响，保护地势低的地区。（要注意，广为流传的“海洋上漂浮的冰川的融化会导致海平面上升”的说法是错误的。根据阿基米德原理，实际上，海洋上漂浮的冰川融化后海平面仍会保持不变。只有当陆地的冰川融化后流入海洋才会改变海平面的高度）2.由于海洋温度升高，水蒸发加快，大量水气被输送进入大气，会导致局部地区短时间内降雨量突然升高，这样暴雨天气就会导致水灾、山体滑坡、泥石流等更加频繁的发生，位于河流沿岸的城市和位于河流下游的广大地区因此受到洪水的威胁，水灾面积因为短时的强降水而迅速扩大，水土流失问题也比过去更加严峻。3

19、.由于大气温度升高，导致热带传染病向高纬扩散，目前已有热带传染病扩散的迹象。而过去在低温下难以存活的病毒随着冬季温度上升，有全年活动的可能，最近一段时间的监控发现，过去已经得到控制的疾病如结核病等有再度爆发的可能。4.由于大气温度升高，令蒸发量上升，在以往干旱少雨的地区面临更加严峻的考验，而不正确的耕作方法很有可能让以前植被覆盖就不好的半干旱地区失去保护成为半沙化地区，从而导致内陆地区沙漠化加速，沙漠有扩大的危险（实际上沙漠化问题已经困扰着东亚和中亚国家，在撒哈拉边界地区更是情况堪忧）。5.由于温度升高，如果食物链中的上层和顶层生物如果不作出相应变动就会严重危机到种群的繁殖和发展，整个生物多样

20、性会受到威胁，许多物种会加速灭绝的步伐。6.由于两极冰山崩塌，北欧、南美近极地的地方温度会迅速下降（因冰溶化有溶化比潜热，大量冰同时溶化会吸取大量能量以作溶化之用，所以近极地的地方温度会迅速下降），会严重影响当地生态系统，造成不可逆的变化。7.澳洲流行病学家安东尼奥麦克迈克尔（Anthony McMichael）于美国微生物学会的会议上提出警告，表示全球变暖使得多种流行病的流行模式发生改变增加爆发机会。8.科学家预测21世纪中叶，全球气温将升高1.54.5。 海平面升高，也是二氧化碳增多造成的，近100年，海平面上升14厘米，到21世纪中叶，海平面将会上升25140厘米，海平面的上升，亚马逊雨

21、林将会消失，两极海洋的冰块也将全部融化。所有这些变化对野生动物而言无异于灭顶之灾。由此看来，二氧化碳对地球影响还是很大的。但二氧化碳的浓度上升就一点好处也没有吗？肯定不是的。其实一定范围内，二氧化碳的浓度越高，植物的光合作用也越强，因此二氧化碳是最好的气肥。美国科学家在新泽西州的一家农场里，利用二氧化碳对不同作物的不同生长期进行了大量的试验研究，他们发现二氧化碳在农作物的生长旺盛期和成熟期使用，效果最显著。在这两个时期中，如果每周喷射两次二氧化碳气体，喷上45次后，蔬菜可增产90%，水稻增产70%，大豆增产60%，高粱甚至可以增产200%。总的来说，二氧化碳浓度增加对地球虽有较大危害，但也有一

22、定的好处。可是从其危害程度来看，好处就显得渺小了很多了。所以我们应该进行低碳生活，尽管现在二氧化碳问题不是非常严重。以上就是二氧化碳对地球的危害了，下面的就是二氧化碳的一些用途了。1.气体二氧化碳用于制碱工业、制糖工业，并用于钢铸件的淬火和铅白的制造等。 2.二氧化碳在焊接领域应用广泛。二氧化碳气体保护焊，是目前生产中应用最多的方法 。3. 目前最普遍的干洗技术是采用烃类(石油类)、氯代烃(如四氯乙烯)作为溶剂。但石油溶剂闪点低，易爆易燃，干燥慢；氯代烃气味刺鼻，毒性较高(一般在空气中的含量限制在50ppm以下)。干洗行业特别是欧美一些国家一直在寻找一种既清洁卫生安全高效的洗涤溶剂，目前推出的

23、有绿色大地(Greenearth)、RYNEX、以及液体二氧化碳等新型清洗剂。Greenearth是一种清澈无味的液体，KB值(洗净率)与石油溶剂接近，但低于四氯乙烯，而且价格昂贵；RYNEX的KB值与四氯乙烯差不多，但含水量较高，而且蒸发太慢，不容易再生和回收，干洗周期长；液体二氧化碳KB值比石油溶剂高，略低于四氯乙烯，但在渗色、防污物再凝集等方面比四氯乙烯更好。 5.二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Mg、Na、K等燃烧时不能用CO来灭火，因为：2Mg + CO=点燃= 2MgO + C、4Na + CO=点燃=2NaO + C、

24、4K + CO=点燃= 2KO + C。 6.二氧化碳还可用于制取金刚石，反应的化学方程式为4Na+CO2=2Na2O+C，反应的条件为440及800个大气压，在这样的条件下，二氧化碳会形成超流体，能够吸附在钠的表面，加速电子从钠传递至二氧化碳的过程。当温度降低至400时，就没有金刚石的产生了，当压力下降时，生成物也主要以石墨为主。 7.液体二氧化碳密度1.1克/立方厘米。液体二氧化碳蒸发时或在加压冷却时可凝成固体二氧化碳，俗称干冰，是一种低温致冷剂，密度为1.56克/立方厘米。二氧化碳能溶于水，20时每100体积水可溶88体积二氧化碳，一部分跟水反应生成碳酸。化学性质稳定，没有可燃性，一般不

25、支持燃烧，但活泼金属可在二氧化碳中燃烧，如点燃的镁条可在二氧化碳中燃烧生成氧化镁和碳。二氧化碳是酸性氧化物，可跟碱或碱性氧化物反应生成碳酸盐。跟氨水反应生成碳酸氢铵。无毒，但空气中二氧化碳含量过高时，也会使人因缺氧而发生窒息。绿色植物能将二氧化碳跟水在光合作用下合成有机物。二氧化碳可用于制造碳酸氢铵、小苏打、纯碱、尿素、铅白颜料、饮料、灭火器以及铸钢件的淬火。二氧化碳在大气中约占总体积的0.03%，人呼出的气体中二氧化碳约占4%。实验室中常用盐酸跟大理石反应制取二氧化碳，工业上用煅烧石灰石或酿酒的发酵气中来获得二氧化碳。 8.以二氧化碳为单体原料在双金属配位PBM型催化剂作用下，被活化到较高的

26、程度时，与环氧化物发生共聚反应，生成脂肪族聚碳酸酯（PPC），经过后处理，就得到二氧化碳树脂材料。在聚合中加入其它反应物，可以得到各种不同化学结构的二氧化碳树脂。二氧化碳共聚物具有柔性的分子链，容易通过改变其化学结构来调整其性能；较易在热、催化剂、或微生物作用下生分解，但也可以通过一定的措施加以控制：对氧和其它气体有很低的透过性。可开发出以下用途的产品：1.从脂肪族聚碳酸酯与多异氰酸酯制备聚氨酯材料，优于普通聚酯聚氨酯的耐水解性能。2.用顺丁烯二酸酐作为第三单体进行三元共聚；产物是一种含碳酸酯基和酯基的不饱和树脂，可交联固化，亦能与纤维之类固体复合，是类似于普通不饱和聚酯使用的一种新材料。3.

27、脂肪族聚碳酸酯可以与各种聚合物共混而获得各种不同的性能。可以用作环氧树脂、PVC塑料等的增韧剂、增塑剂或加工助剂。4.二氧化碳、环氧乙烷等的共聚物，二氧化碳、环氧丙烷和琥珀酸酐的三元共聚物能被微生物彻底分解，不留残渣，是一类有希望的生物降解材料。5.二氧化碳共聚物有优异的生物体相容性。特别设计的共聚物可望用作抗凝血材料或用作药物缓释剂。6.某些型耐油橡胶的成本可比用纯丁腈降低10%左右，每吨产品的成本可降低1000元以上。9. 二氧化碳在温度高于临界温度（Tc）31、压力高于临界压力（Pc）3MPa的状态下，性质会发生变化，其密度近于液体，粘度近于气体，扩散系数为液体的100倍，因而具有惊人的

28、溶解能力，用它可溶解多种物质，然后提取其中的有效成分。二氧化碳在超临界萃取时，廉价、无毒、安全、高效，可以生产极高附加值的产品。用超临界CO2萃取法可以从许多种植物中提取其有效成分，而这些成分过去用化学方法是提取不出来的。除了用在化工、化工等工业外，还可用在烟草、香料、食品等方面。如食品中，可以用来去除咖啡、茶叶中的咖啡因，可提取大蒜素、胚芽油、沙棘油、植物油以及医药用的鸦片、阿托品、人参素、虾青素（英文称astaxanthin，简称ASTA）及银杏叶、紫杉中的有价值成分。以上这些就是我们总结出的二氧化碳的基本性质和其用途以及它对环境的危害。参考文献：1. 二氧化碳虽不助燃，但活性比碳大的金属（如钠、镁）会和二氧化碳进行氧化还原反应，置换二氧化碳中的碳原子。2.九年义务教育课本化学九年级第一学期，上海教育出版社，2007年8月第2版，ISBN 978-7-5320-8481-4/G8506 第109、112页