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、烃类及大多数有机溶剂中。
二氧化碳在水中的溶解度如下表所示。
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温度℃
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10
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20
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40
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60
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吸收系数
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1.1887
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0.8704
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0.5020
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0.2717
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