二氧化碳在通常状况下是一种无色、无臭、无味的气体能溶于水，溶解度为0.144g/100（25℃）。在20℃时，将二氧化碳加压到5.73×106Pa即可变成无色液体，常压缩在钢瓶中存，在－56.6℃、5.27×105Pa时变为固体。

二氧化碳在常温常压下为无色无臭稍带酸味的气体。比空气重。液化后变成无色无臭的液体，可挥发。固化后变成白雪一样的薄片或立方体。在气液固三态均不燃烧，也不助燃。二氧化碳稍微呈惰性，对许多金属几乎无影响，但有水分时生成碳酸而腐蚀普通钢。与强碱起剧烈反应形成碳酸盐，在高温能被铁、锌和某些其它的金属以及碳还原成一氧化碳。在350～400℃，有镍存在的条件下(或在200℃，有氧化铜存在的条件下)可被氢还原为甲烷。在赤热的温度下与钙反应，生成碳化钙和氧化钙；在同样温度下与氨反应生成尿素；有铜存在时与二硫化碳反应可生成硫和一氧化碳。与许多有机化合物反应。可将这些化合物羰基化。能溶于水、烃类及大多数中。

固态二氧化碳广泛用于冷藏奶制品、肉类、冷冻食品和其它转运中易的食品，在许多工业加工中作为冷冻剂，例如粉碎热敏材料、橡胶磨光、金属冷处理、机械零件的收缩装配、真空冷阱等。

在自然界中二氧化碳含量丰富，为大气组成的一部分。二氧化碳也包含在某些气或油田伴生气中以及碳酸盐形成的矿石中。

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