干冰是固态二氧化碳（co₂），在常压下−78.5°c直接升华，不经过液态；其分子式为co₂，与气态、液态形式相同，仅物理状态不同。
干冰是日常生活中常见的低温物质，常用于食品保鲜、舞台烟雾效果或实验室冷却。它在常温常压下不经过液态直接变为气体，这一现象引发了许多关于其本质的疑问。以下是关于干冰化学本质的详细说明：
一、干冰的化学组成与状态特征
干冰并非水的固态形式，也不是某种混合物或添加剂，而是纯净的二氧化碳在低温高压条件下形成的固体形态。其分子式与气态、液态二氧化碳完全相同，均为 CO₂，仅物理状态不同。
1、二氧化碳在标准大气压（101.325 kPa）下，温度降至 −78.5 °C 时直接由气体凝华为白色结晶状固体。
2、该过程跳过液相，因此干冰在常压环境中不会“融化”出液体，而是持续升华产生大量无色无味的 CO₂ 气体。
3、干冰表面温度恒定维持在−78.5 °C，此为它在常压下的三相点温度，也是其区别于冰（0 °C 融化）的关键热力学特征。
二、干冰与普通冰的本质区别
尽管名称含“冰”，干冰与水冰在化学来源、分子结构及相变行为上毫无关联。水冰是 H₂O 分子通过氢键有序排列形成的晶体，而干冰是 CO₂ 分子以面心立方晶格堆积构成的分子晶体，二者属于完全不同的化合物体系。
1、将干冰置于室温水中，会迅速产生浓厚白雾，该白雾并非二氧化碳气体本身（CO₂ 无色无味），而是周围空气中的水蒸气遇冷凝结成的微小液滴。
2、用 pH 试纸接触干冰升华后的湿润区域，可观察到试纸变红，证明 CO₂ 溶于水生成碳酸（H₂CO₃），进一步验证其化学成分为二氧化碳。
3、将干冰密封于柔性塑料袋中静置数分钟，袋子明显鼓胀甚至破裂，说明释放的是气态 CO₂，体积膨胀约 750 倍，符合理想气体状态方程估算值。
三、干冰的制备与纯度验证方法
工业上干冰由液态二氧化碳在低压下急速膨胀制得，该过程利用焦耳-汤姆逊效应实现降温与凝华。其纯度可通过物理性质与化学反应双重确认，无需依赖仪器分析即可完成基础判别。
1、取少量样品置于干燥培养皿中，覆盖透明玻璃片，数分钟后玻璃片内侧出现均匀白霜，同时培养皿底部无任何液态残留——符合 CO₂ 的升华特性，排除了含水杂质可能。
2、将样品投入澄清石灰水（Ca(OH)₂ 溶液）中，溶液迅速由澄清变为白色浑浊（生成碳酸钙沉淀），反应式为：CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ + H₂O。
3、使用红外光谱仪检测其吸收峰，可在2349 cm⁻¹ 附近观察到 CO₂ 的不对称伸缩振动特征峰，该峰位与标准二氧化碳固体谱图完全一致。
