水泥行業排放的二氧化碳占全球人類活動總碳排放量的8左右66
。
截至2023年6月,過去10年,全球溫室氣體排放量創下“曆史新高”,每年排放的二氧化碳高達540億噸,導致全球以前所未有的速度變暖67
。
2024年3月19日,世界氣象組織發布《2023年全球氣候狀況報告》,數據顯示,2023年,二氧化碳濃度在2022年創紀錄的水平上繼續上升,其中二氧化碳的濃度水平比工業化前水平高5069
。
2024年10月28日,世界氣象組織發布的《溫室氣體公報》顯示,2023年大氣中二氧化碳濃度增加了2.3pp1pp為百萬分之一)。2023年全球平均地表二氧化碳濃度達到420.0pp)之間,故2中的碳氧鍵具有一定程度的三鍵特征。
現代科學家一般認為2分子的中心原子碳原子采取sp雜化,2條sp雜化軌道分彆與2個氧原子的2p軌道含有一個電子)重疊形成2條σ鍵,碳原子上互相垂直的p軌道再分彆與2個氧原子中平行的p軌道形成2條大π鍵27
。
2的臨界溫度為304.2k,室溫下加壓即可液化。液態2蒸發時吸收大量的熱,這樣就把一部分2冷凝成雪花狀固體二氧化碳,通常叫乾冰。乾冰是一種很好的冷凍劑,其冷凍程度可達203k到193k。乾冰是由2分子組成的晶體,屬立方晶係,晶胞參數a為557.5p(83k),品胞中包含4個2分子、晶體由直線形
pa。隨著溫度和壓力的變化,2的相態可呈氣相、液相或固相變化,2需加壓到5.1倍大氣壓力以上會以液態存在,在5.1個大氣壓下的液化點為56.55°c。二氧化碳臨界壓力、溫度分彆是7.38pa、31.4°c,三相點壓力為0.52pa,溫度為56°c。壓力低於0.7pa時,2僅有兩種相態,即氣相和固相,溫度降低時,2會從氣態直接轉變為固態78
。當物質處在臨界壓力與臨界溫度以上的狀態時,此時該物質所處的狀態就是超臨界狀態,被稱為超臨界流體。超臨界狀態下,物質的相態介於氣態與液態之間,超臨界流體的粘度和表麵張力接近氣體的性質,密度範圍更接近液體的性質,擴散係數和熱力學電導率介於氣體和液體之間,既具有氣體的流動性,又具有液體的溶解性77
。
二氧化碳相圖
化學性質
二氧化碳是碳氧化合物之一,是一種無機物,不可燃,通常也不支持燃燒,低濃度時無毒性。它也是碳酸的酸酐,屬於酸性氧化物,具有酸性氧化物的通性,其中碳元素的化合價為+4價,處於碳元素的最高價態,故二氧化碳具有氧化性而幾乎無還原性,但氧化性不強29
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1.酸性氧化物的通性
11.和水反應
二氧化碳可以溶於水並和水反應生成碳酸,而不穩定的碳酸容易分解成水和二氧化碳,相應的化學反應方程式為:
;
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12.和堿性氧化物反應
一定條件下,二氧化碳能與堿性氧化物反應生成相應的鹽,如:
;
。
13.和堿反應
1與氫氧化鈣反應
向澄清的石灰水中加入二氧化碳,會使澄清的石灰水變渾濁,生成碳酸鈣沉澱此反應常用於檢驗二氧化碳),相應的化學反應方程式為:
當二氧化碳過量時,生成碳酸氫鈣:
第一步:
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第二步:
;
總方程式:
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由於碳酸氫鈣溶解性大,長時間往已渾濁的石灰水中通入二氧化碳,可發現沉澱漸漸消失。
2與氫氧化鈉反應