碳的化学性质及重要应用

1.碳的氧化物

碳最常见的氧化物为CO和CO₂。

CO是无色、无臭的气体，有毒。因为它能和血液中携带O₂的血红蛋白生成稳定的配合物，使血红蛋白失去输送O₂的能力，致使人缺氧而死亡。空气中的CO的体积分数达0.1%时，就会引起中毒。CO具有还原性，是冶金工业中常用的还原剂，也是良好的气体燃料。

CO₂在空气中的体积分数约为0.03%。由于工业的高度发展，近年来大气中CO₂的含量在增长。CO₂能够强烈吸收太阳辐射能，产生温室效应从而导致全球变暖，CO₂的热污染已经引起国际上的普遍关注。

CO₂不能燃烧，又不助燃，相对密度比空气大，故常用作灭火剂。CO₂的化学性质不活泼，常用作反应的惰性介质。固态CO₂称为干冰，可作低温制冷剂。

CO₂可溶于水。溶于水中的CO₂仅部分与水作用生成碳酸。制造啤酒和汽水也需要CO₂。

2.碳酸和碳酸盐

碳酸很不稳定，只存在于水溶液中。它是一个二元弱酸，分两步解离。蒸馏水放置在空气中，因溶入了CO₂，其pH可达5.7。在需用不含CO₂的蒸馏水时，应将蒸馏水煮沸，加盖后迅速冷却。

碳酸可以形成正盐和酸式盐两类。一般说来，难溶碳酸盐对应的碳酸氢盐的溶解度较大，例如Ca（HCO₃）₂溶解度比CaCO₃大；但是对易溶的碳酸盐来说，它对应的碳酸氢盐的溶解度反而小，例如NaHCO₃溶解度就比Na₂CO₃要小。铵和碱金属（除Li外）的碳酸盐都溶于水。

碳酸盐、碳酸氢盐在溶液中都会发生水解反应，一级解离远大于二级解离，因此碱金属碳酸盐的水溶液呈强碱性，碳酸氢盐的水溶液呈弱碱性。

金属离子与可溶性碳酸盐混合时，由于的水解作用，一般会得到三种不同的沉淀形式。(www.xing528.com)

当金属离子（如Ca²⁺、Sr²⁺、Ba²⁺、Cd²⁺、Ag⁺等）的碳酸盐的溶解度小于其相应的氢氧化物时，得到碳酸盐沉淀：

当金属离子（如Zn²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺、Mg²⁺、Bi³⁺等）的氢氧化物的溶解度与其相应的碳酸盐相差不多时，得到碱式碳酸盐沉淀：

当金属离子（如Fe³⁺、Cr³⁺、Al³⁺）的氢氧化物的溶解度小于其相应的碳酸盐时，只能得到氢氧化物沉淀：

碳酸盐和碳酸氢盐的另一个特性是热稳定性较差，在高温下均会分解：

碳酸、碳酸氢盐和碳酸盐的热稳定性顺序是：H₂CO₃＜MHCO₃＜M₂CO₃。

不同碳酸盐的热分解温度也不同。例如，ⅡA族碳酸盐的热稳定性次序为：

MgCO₃＜CaCO₃＜SrCO₃＜BaCO₃

在碳酸盐中，以钠、钾、钙的碳酸盐最为重要。Na₂CO₃俗名纯碱。碳酸氢盐中以NaHCO₃（小苏打）最为重要，在食品工业中，它与NH₄HCO₃、（NH₄）₂CO₃等一起用作膨松剂。

3. 的鉴定

向碳酸盐或碳酸氢盐溶液中加入稀酸，即有CO₂气体放出，将此气体通入氢氧化钙溶液中，即有白色沉淀生成：