CO₂ – Carbon dioxide

Tên cũ: cacbon đioxit · Còn gọi là: khí cacbonic; nước đá khô, đá khô (dạng rắn)

Acidic oxide, khí nhà kính
Khí, không màu
Ít tan trong nước
M = 44

Carbon dioxide (CO₂, tên cũ: cacbon đioxit; còn gọi: khí cacbonic) là oxide, chất khí không màu, ít tan trong nước; phân tử khối 44. Acidic oxide: Với nước: CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃ (acid yếu, không bền).

Cấu tạo của CO₂

C
O
electron
Mô hình lớp electron (Bohr) — sơ đồ, không theo tỉ lệ thật

1 · Mỗi nguyên tử còn thiếu e ở lớp ngoài
2 · Góp chung electron thành cặp
3 · Mỗi nguyên tử đủ 8e (H: 2e) → phân tử CO₂

Thông số vật lý của CO₂

Đại lượng	Giá trị	Ghi chú
Phân tử khối	44	tính theo nguyên tử khối làm tròn trong SGK (C 12, O 16)
Khối lượng mol chính xác	44,009 g/mol	theo nguyên tử khối IUPAC (C 12,011, O 15,999)
Trạng thái, màu	khí, không màu, không mùi; nặng hơn không khí (d ≈ 1,5); không duy trì sự cháy
Nhiệt độ thăng hoa	−78,5 °C	ở 1 atm CO₂ rắn (nước đá khô) chuyển thẳng thành khí, không qua thể lỏng; chỉ có CO₂ lỏng khi áp suất trên 5,1 atm (điểm ba −56,6 °C, 5,185 bar theo NIST)
Nhiệt độ tới hạn	31,0 °C	NIST: 304,18 K, áp suất tới hạn 73,80 bar; dưới nhiệt độ này nén là hoá lỏng — bình CO₂ (bình chữa cháy, bình gas nước ngọt) chứa CO₂ lỏng, áp suất hơi ≈ 57 atm ở 20 °C
Khối lượng riêng (khí)	1,977 g/L	ở 0 °C, 1 atm; nặng hơn không khí khoảng 1,5 lần (M = 44 so với 29, quy ước SGK) nên tích tụ ở chỗ thấp, thu bằng cách đẩy không khí, bình để ngửa
Khối lượng riêng (rắn)	1,562 g/cm³	nước đá khô ở −78,5 °C, 1 atm; CO₂ lỏng 1,101 g/cm³ ở −37 °C
Độ tan trong nước	0,17 g/100 mL	ở 20 °C dưới 1 atm CO₂ (bảng Lange's: 0,169 g, tức 0,88 thể tích khí/1 thể tích nước; hằng số Henry của NIST cho cùng giá trị ≈ 0,17 g/100 g); 0,145 g ở 25 °C, 0,058 g ở 60 °C — tan ít và giảm nhanh khi đun nóng, tăng khi tăng áp suất (nước ngọt có gas)
Liên kết C=O	116,3 pm	ngắn hơn liên kết đơn C–O (≈ 140 pm); phân tử thẳng, góc O=C=O 180°, momen lưỡng cực 0 D
Hằng số acid của H₂CO₃	pKa1 ≈ 6,35; pKa2 = 10,33	ở 25 °C, pKa1 tính theo tổng CO₂ hoà tan (chỉ một phần rất nhỏ CO₂ tan thực sự thành H₂CO₃; pKa1 của riêng H₂CO₃ là 3,6); nước bão hoà CO₂ ở 1 atm có pH ≈ 3,9

Số liệu làm tròn cho phổ thông; nguồn ghi ở mục Tài liệu tham khảo.

Thành phần nguyên tố của CO₂

Nguyên tố	NTKNguyên tử khối	Số ng.tửSố nguyên tử	KLKhối lượng	% khối lượng
C carbon	12	1	12	27,27 %
O oxygen	16	2	32	72,73 %
TổngPhân tử khối CO₂		3	44	100 %

NTK = nguyên tử khối (làm tròn như trong bài tập phổ thông), KL = khối lượng. Ví dụ: %C = 12 ÷ 44 × 100 % = 27,3 %.

Tính nhanh: mol – khối lượng – nồng độ

Số mol

Khối lượng (g)

Thể tích dung dịch (mL)

Khối lượng: m = n × M = 0,25 × 44; 11 g
Số phân tử: N = n × N_A = 0,25 × 6,022 × 10²³; 1,506 × 10²³
Nồng độ mol: C_M = n / V = 0,25 / 0,25; 1 M

M = phân tử khối (g/mol); N_A = 6,022 × 10²³ là số Avogadro — số phân tử có trong 1 mol của bất kỳ chất nào; V là thể tích dung dịch tính bằng lít.

Điều chế CO₂

Phòng thí nghiệm: CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂ + H₂O (đá vôi tác dụng với HCl trong bình Kíp). Công nghiệp: nung đá vôi CaCO₃ → CaO + CO₂; thu hồi từ quá trình đốt than, lên men rượu.

Tính chất hoá học của CO₂

Acidic oxide:

Với nước: CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃ (acid yếu, không bền).
Với dung dịch base: CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ + H₂O (làm đục nước vôi trong); CO₂ + 2NaOH → Na₂CO₃ + H₂O; CO₂ (dư) + NaOH → NaHCO₃.
Với basic oxide: CO₂ + CaO → CaCO₃.

Tính oxi hoá yếu ở nhiệt độ cao: CO₂ + 2Mg → 2MgO + C (vì vậy không dùng CO₂ dập đám cháy Mg, Al); ở nhiệt độ cao cũng bị than khử thành CO.

Lỗi thường gặp với CO₂

Viết CO₂ + NaOH mà không xét tỉ lệ mol. n(OH⁻)/n(CO₂) ≥ 2 → chỉ Na₂CO₃ (CO₂ + 2NaOH → Na₂CO₃ + H₂O); ≤ 1 → chỉ NaHCO₃ (CO₂ + NaOH → NaHCO₃); ở giữa → cả hai muối. Với Ca(OH)₂ cũng vậy: kết tủa CaCO₃ tan lại khi CO₂ dư (CaCO₃ + CO₂ + H₂O → Ca(HCO₃)₂), nên "sục CO₂ đến dư" thì nước vôi trong đục rồi trong trở lại.
Gọi CO₂ là acid, viết "dung dịch CO₂ là H₂CO₃". CO₂ là acidic oxide; chỉ một phần rất nhỏ CO₂ tan phản ứng với nước tạo H₂CO₃ (CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃), phần lớn vẫn là phân tử CO₂ hoà tan. H₂CO₃ là acid yếu, không bền, không tách ra được ở dạng tinh khiết.
Nghĩ CO₂ dập được mọi đám cháy. CO₂ chỉ đẩy O₂ ra khỏi vùng cháy; với kim loại hoạt động mạnh đang cháy (Mg, Al, Na, K) nó lại là chất oxi hoá: CO₂ + 2Mg → 2MgO + C, đám cháy bùng to hơn. Đám cháy kim loại phải dùng cát khô hoặc bình bột chuyên dụng.
Coi CO₂ hoàn toàn "không độc" vì có trong không khí. Ở nồng độ cao CO₂ gây ngạt và nhiễm toan hô hấp dù vẫn còn O₂ (xem mục An toàn). Người hôn mê trong hầm ủ, giếng sâu, hầm rượu thường do CO₂ tích tụ, không phải chỉ do "thiếu oxygen".
Nhầm nước đá khô với nước đá. Nước đá khô là CO₂ rắn, thăng hoa ở −78,5 °C, không chảy thành nước; lạnh hơn nước đá rất nhiều nên cầm tay không gây bỏng lạnh, và thăng hoa trong phòng kín sinh lượng lớn CO₂.

Ứng dụng của CO₂

Ứng dụng	Dựa trên tính chất nào
Bình chữa cháy CO₂, hệ thống dập cháy cố định	CO₂ không cháy, không duy trì sự cháy, nặng hơn không khí nên phủ lên ngọn lửa và đẩy O₂ ra; thoát khỏi bình dưới dạng khí lạnh, không để lại cặn nên dùng cho thiết bị điện, phòng máy (không dùng cho đám cháy kim loại Mg, Al)
Nước giải khát có gas, bia	Độ tan của CO₂ tăng theo áp suất: nạp dưới áp suất cao rồi đóng kín; mở nắp áp suất giảm, CO₂ thoát ra sủi bọt. CO₂ tan tạo H₂CO₃ cho vị chua nhẹ, tê đầu lưỡi
Nước đá khô bảo quản, vận chuyển thực phẩm, tạo khói sân khấu	CO₂ rắn thăng hoa ở −78,5 °C, lạnh hơn nước đá nhiều và không để lại nước; khói trắng là hơi nước trong không khí ngưng tụ vì lạnh, không phải CO₂ (CO₂ không màu)
Sản xuất urê, soda, muối carbonate	CO₂ tác dụng với NH₃ (base): CO₂ + 2NH₃ → (NH₂)₂CO + H₂O (urê, ở nhiệt độ và áp suất cao); NaCl + NH₃ + CO₂ + H₂O → NaHCO₃ + NH₄Cl (quy trình Solvay), nung NaHCO₃ được Na₂CO₃
Nhà kính trồng rau, nuôi tảo	CO₂ là nguyên liệu quang hợp: 6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂ (ánh sáng, diệp lục); nồng độ CO₂ trong nhà kính cao hơn không khí thường làm cây lớn nhanh hơn

Nhận biết CO₂

Làm đục nước vôi trong (kết tủa trắng CaCO₃, tan lại khi CO₂ dư); làm tắt que đóm đang cháy; không màu, không mùi, nặng hơn không khí.

An toàn và bảo quản CO₂

Khí nén (GHS04) — H280: chứa khí nén; có thể nổ khi bị đun nóng

CO₂ không có phân loại hài hoà theo CLP; nhãn trên là thông báo của doanh nghiệp cho CO₂ nén trong bình (ECHA C&L). CO₂ sinh ra trong thí nghiệm (đá vôi + HCl, đốt than) không xếp loại nguy hiểm, nhưng ở nồng độ cao gây ngạt: trên 5 % thể tích gây tăng CO₂ máu và nhiễm toan hô hấp; ngưỡng nguy hiểm tức thời (IDLH) 40 000 ppm (4 %); giới hạn nơi làm việc 5 000 ppm trong 8 giờ. Khí nặng hơn không khí nên tích tụ ở hầm ủ, hầm rượu, giếng, bể chứa, hang thấp kín gió. Nước đá khô gây bỏng lạnh, và thăng hoa trong xe, phòng kín làm CO₂ tăng nhanh.

Người bị ngạt trong hầm, giếng: không tự xuống cứu khi chưa thông gió hoặc chưa có bình thở — người cứu thường là nạn nhân tiếp theo; kéo nạn nhân ra chỗ thoáng, hô hấp nhân tạo nếu ngừng thở và gọi cấp cứu. Bỏng lạnh do nước đá khô: ngâm vùng bỏng vào nước ấm (không nóng), không chà xát, đến cơ sở y tế nếu da đổi màu. Bình CO₂ nén rò rỉ: mở cửa thông gió, không dùng lửa hay nhiệt để làm tan băng ở van.

Bảo quản: Bình CO₂ nén: dựng đứng, cố định, nơi mát, không phơi nắng (áp suất tăng theo nhiệt độ, van an toàn có thể xả). Nước đá khô: để trong thùng xốp có nắp đậy hờ, không đậy kín bình thuỷ tinh hay hộp kín (áp suất tăng gây nổ), không cất trong tủ đông gia đình và không mang trong khoang xe kín. Trong phòng thí nghiệm, điều chế CO₂ từ CaCO₃ + HCl trong bình Kíp và thu bằng cách đẩy không khí.

Phản ứng tiêu biểu của CO₂ (59)

Xem tất cả 59 phản ứng →

Tự luyện về CO₂

Gom từ bài tập của các phản ứng có carbon dioxide và câu hỏi riêng cho chất.

1. Hiện tượng khi sục từ từ khí CO₂ (vừa đủ) vào dung dịch nước vôi trong là

A. không có hiện tượngB. dung dịch vẩn đục trắngC. sủi bọt khí không màuD. dung dịch chuyển màu xanh

Đáp án B. Tạo kết tủa CaCO₃ màu trắng — đây là cách nhận biết khí CO₂.

2. Trong phản ứng Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂, chất khử là

A. Fe₂O₃B. COC. FeD. CO₂

Đáp án B. C⁺² trong CO nhường 2e thành C⁺⁴ (CO₂) → CO là chất khử; Fe⁺³ nhận 3e là chất oxi hoá.

3. Phản ứng 2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O thuộc loại

A. oxi hoá – khửB. phân huỷ (nhiệt phân), không phải oxi hoá – khửC. trao đổiD. hoá hợp

Đáp án B. Một chất bị đun nóng tách thành ba chất; Na +1, H +1, C +4, O −2 giữ nguyên ở hai vế.

4. Sục từ từ CO₂ đến dư vào nước vôi trong. Hiện tượng quan sát được là

A. xuất hiện kết tủa trắng, không tanB. xuất hiện kết tủa trắng rồi kết tủa tan dầnC. không có hiện tượng gìD. dung dịch chuyển màu xanh

Đáp án B. Ban đầu CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ + H₂O tạo kết tủa trắng; khi CO₂ dư, CaCO₃ + CO₂ + H₂O → Ca(HCO₃)₂ tan nên dung dịch trong trở lại.

5. Hấp thụ hoàn toàn 0,1 mol CO₂ vào dung dịch chứa 0,15 mol NaOH. Muối thu được là

A. chỉ Na₂CO₃B. chỉ NaHCO₃C. Na₂CO₃ và NaHCO₃D. NaHCO₃ và CO₂ dư

Đáp án C. Tỉ lệ n(OH⁻)/n(CO₂) = 0,15/0,1 = 1,5, nằm giữa 1 và 2 nên tạo cả hai muối: CO₂ + 2NaOH → Na₂CO₃ + H₂O và CO₂ + NaOH → NaHCO₃. Giải hệ: 0,05 mol Na₂CO₃ và 0,05 mol NaHCO₃.

6. Không dùng bình chữa cháy CO₂ để dập đám cháy nào sau đây?

A. Đám cháy xăng dầuB. Đám cháy thiết bị điệnC. Đám cháy kim loại magieD. Đám cháy giấy, gỗ

Đáp án C. Mg đang cháy khử được CO₂: CO₂ + 2Mg → 2MgO + C, nên CO₂ làm đám cháy mạnh thêm. Ba đám cháy còn lại đều dập được vì CO₂ đẩy O₂ ra khỏi vùng cháy.

Câu hỏi thường gặp về CO₂

Khí CO₂ có độc không?

Không độc theo nghĩa gây ngộ độc như CO hay H₂S, và luôn có trong không khí (khoảng 0,04 %); CO₂ không có phân loại hài hoà về độc tính. Nhưng ở nồng độ cao nó gây ngạt: trên 5 % thể tích gây tăng CO₂ máu, nhiễm toan, mất ý thức (ngưỡng cụ thể ở mục An toàn). Vì nặng hơn không khí, CO₂ tích tụ ở hầm, giếng, hầm ủ nên tai nạn thường xảy ra ở những nơi này.

CO₂ là oxit gì?

CO₂ là acidic oxide (tên cũ: oxit axit) — oxide của phi kim carbon, tác dụng với nước tạo acid yếu H₂CO₃, với base tạo muối carbonate: CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ + H₂O, và với basic oxide: CO₂ + CaO → CaCO₃. Khác với CO (oxide trung tính, không tác dụng với acid hay base).

CO₂ có tan trong nước không?

Tan ít: ở 20 °C dưới 1 atm CO₂, 100 mL nước hoà tan khoảng 0,17 g, xấp xỉ 0,9 thể tích khí trong 1 thể tích nước. Độ tan giảm khi đun nóng và tăng khi tăng áp suất — nước ngọt có gas được nạp CO₂ dưới áp suất cao. Vì tan ít nên CO₂ vẫn có thể thu bằng cách đẩy nước, nhưng thu bằng cách đẩy không khí (bình ngửa) cho khí khô hơn.

CO₂ nặng hơn không khí bao nhiêu lần?

Khoảng 1,5 lần: M(CO₂) = 44 so với không khí ≈ 29 (quy ước SGK), tỉ khối d = 44/29 ≈ 1,52; khối lượng riêng 1,977 g/L ở 0 °C, 1 atm. Vì vậy có thể "rót" CO₂ từ cốc này sang cốc khác để dập nến đang cháy, và CO₂ lắng ở đáy hang, giếng, hầm.

Nước đá khô là gì?

Là CO₂ ở thể rắn. Ở 1 atm nó thăng hoa ở −78,5 °C — chuyển thẳng thành khí, không chảy thành nước, nên gọi là "đá khô". Dùng để bảo quản, vận chuyển thực phẩm đông lạnh, tạo khói sân khấu (khói trắng là hơi nước ngưng tụ). Cầm tay không bị bỏng lạnh; không đậy kín trong bình vì khí thăng hoa làm nổ bình.

CO₂ có cháy không? Vì sao dập được lửa?

CO₂ không cháy và không duy trì sự cháy: carbon đã ở số oxi hoá cao nhất (+4) nên không bị O₂ oxi hoá thêm. Bình chữa cháy CO₂ phun khí nặng hơn không khí phủ lên ngọn lửa, đẩy O₂ ra. Ngoại lệ: kim loại hoạt động mạnh đang cháy (Mg, Al) lấy oxygen từ CO₂: CO₂ + 2Mg → 2MgO + C, nên không dập đám cháy kim loại bằng CO₂.

CO₂ và SO₂

	CO₂	SO₂
Phân tử khối	44	64
Hình dạng phân tử	thẳng, góc 180°, không phân cực	gấp khúc, góc 119°, phân cực (1,62 D)
Mùi	không mùi	hắc, xốc
Độ tan trong nước (20 °C, 1 atm)	0,17 g/100 mL	≈ 10 g/100 mL
Acid tạo thành khi tan	H₂CO₃ (pKa1 ≈ 6,35), rất yếu	H₂SO₃ / HSO₃⁻ (pKa ≈ 1,8), yếu nhưng mạnh hơn nhiều
Với nước bromine, KMnO₄	không phản ứng	làm mất màu: SO₂ + Br₂ + 2H₂O → H₂SO₄ + 2HBr
Với nước vôi trong	đục: CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ + H₂O	đục: SO₂ + Ca(OH)₂ → CaSO₃ + H₂O
Số oxi hoá của nguyên tố trung tâm	C +4 (cao nhất): chỉ có tính oxi hoá yếu	S +4 (trung gian): vừa khử vừa oxi hoá
Phân loại nguy hiểm	không có phân loại hài hoà (chỉ khí nén H280)	độc khi hít (H331), ăn mòn (H314)

Tài liệu tham khảo

Bộ GD&ĐT, Khoa học tự nhiên 8 (Kết nối tri thức), NXB Giáo dục Việt Nam, 2023 — bài 3 Mol và tỉ khối chất khí (CO₂ nặng hơn không khí), bài 10 Oxide (CO₂ là acidic oxide).
Bộ GD&ĐT, Khoa học tự nhiên 9 (Kết nối tri thức), NXB Giáo dục Việt Nam, 2024 — bài 35 Khai thác nhiên liệu hoá thạch. Nguồn carbon. Chu trình carbon và sự ấm lên toàn cầu (CO₂ và hiệu ứng nhà kính).
Bộ GD&ĐT, Hoá học 10 (Kết nối tri thức), NXB Giáo dục Việt Nam, 2022 — bài 12 Liên kết cộng hoá trị (phân tử CO₂ có hai liên kết đôi, phân tử thẳng không phân cực).
NIST Chemistry WebBook, "Carbon dioxide", Phase change data, webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?ID=C124389 — điểm ba 216,58 K và 5,185 bar, nhiệt độ tới hạn 304,18 K, áp suất tới hạn 73,80 bar; Henry's Law data — k°H 0,034 mol/(kg·bar) ở 25 °C, hệ số nhiệt 2 400 K (đối chiếu độ tan ở 20 °C).
Wikipedia, "Carbon dioxide" (infobox dẫn Span & Wagner 1996, Air Products; mục Structure and bonding, Physical properties, Toxicity), en.wikipedia.org — thăng hoa −78,5 °C ở 1 atm, không có thể lỏng dưới 5,11 atm, khối lượng riêng 1,977 kg/m³ (0 °C, 1 atm), 1 562 kg/m³ (rắn), 1 101 kg/m³ (lỏng −37 °C), áp suất hơi 56,54 atm ở 20 °C, liên kết C=O 116,3 pm so với C–O ≈ 140 pm, momen lưỡng cực 0 D, pKa1 3,6 / 6,35 (biểu kiến) / pKa2 10,33, khí nặng hơn không khí 1,53 lần, trên 5 % gây tăng CO₂ máu và nhiễm toan (Permentier 2017), IDLH 40 000 ppm và giới hạn 5 000 ppm trong 8 giờ (NIOSH), nồng độ trong không khí ≈ 0,04 %, bình chữa cháy CO₂, nhà kính.
Wikipedia, "Carbon dioxide (data page)" (bảng độ tan dẫn Lange's Handbook of Chemistry, 10th ed.), en.wikipedia.org — độ tan 0,1688 g/100 mL và 0,878 thể tích khí ở 20 °C, 0,1449 g ở 25 °C, 0,0576 g ở 60 °C dưới 1 atm CO₂; pH ≈ 3,9 của nước bão hoà CO₂ ở 25 °C.
Wikipedia, "Molecular geometry" (bảng VSEPR), en.wikipedia.org — góc O=C=O 180°; góc O–S–O 119° (bảng so sánh).
Wikipedia, "Sulfur dioxide" (infobox dẫn CRC Handbook, PubChem), en.wikipedia.org — momen lưỡng cực 1,62 D, pKa 1,81, độ tan ≈ 10 g/100 mL (bảng so sánh).
ECHA CHEM, C&L Inventory: carbon dioxide, EC 204-696-9, chem.echa.europa.eu — không có phân loại hài hoà; thông báo của doanh nghiệp: Press. Gas (Comp.) H280, hình đồ GHS04; sulphur dioxide, EC 231-195-2 — H331, H314 (bảng so sánh).

Cùng nhóm oxide

Xem tất cả hợp chất →

Cập nhật: 10/10/2026

CO2 – Carbon dioxide

Cấu tạo của CO2

Thông số vật lý của CO2

Thành phần nguyên tố của CO2

Tính nhanh: mol – khối lượng – nồng độ

Điều chế CO2

Tính chất hoá học của CO2

Lỗi thường gặp với CO2

Ứng dụng của CO2

Nhận biết CO2

An toàn và bảo quản CO2

Phản ứng tiêu biểu của CO2 (59)

Tự luyện về CO2

Câu hỏi thường gặp về CO2

CO2 và SO2