氣態二氧化碳用于碳化軟飲料、水處理工藝的pH控制、化學加工、食品保存、化學和食品加工過程的惰性保護、焊接氣體、植物生激劑。高純二氧化碳主要用于電子工業，醫學研究及臨床診斷、二氧化碳激光器、檢測儀器的校正氣及配制其它特種混臺氣，在聚乙烯聚合反應中則用作調節劑。原始社會時期，原始人在生活實踐中就感知到了二氧化碳的存在，但由于歷史條件的限制，他們把看不見、摸不著的二氧化碳看成是一種殺生而不留痕跡的兇神而非一種物質。
高純二氧化碳主要用于電子工業，醫學研究及臨床診斷、二氧化碳激光器、檢測儀器的校正氣及配制其它特種混臺氣，在聚乙烯聚合反應中則用作調節劑。氨、氫氣、合成氨生產過程中往往有脫碳（即脫除氣體混合物中二氧化碳）過程，使混合氣體中二氧化碳經加壓吸收、減壓加熱解吸可獲得高純度的二氧化碳氣。在化學性質方面，二氧化碳的化學性質不活潑，熱穩定性很高（2000℃時僅有1。8%分解），不能燃燒，通常也不支持燃燒，屬于酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性，因與水反應生成的是碳酸，所以是碳酸的酸酐。
3世紀時，中國西晉時期的張華（232年－300年）在所著的《博物志》一載了一種在燒白石（CaCO3）作白灰（CaO）過程中產生的氣體，這種氣體便是如今工業上用作生產二氧化碳的石灰窯氣。CO2分子形狀是直線形的，其結構曾被認為是：O=C=O。但CO2分子中碳氧鍵鍵長為116pm，介于碳氧雙鍵（鍵長為124pm）和碳氧三鍵（鍵長為113pm）之間，故CO2中的碳氧鍵具有一定程度的三鍵特征。二氧化碳的電化學還原是一個利用電能將二氧化碳在電解池陰極還原而將氫氧根離子在電解池陽極氧化為氧氣的過程。
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