現代科學家一般認為CO2分子的中心原子碳原子采取sp雜化，2條sp雜化軌道分別與2個氧原子的2p軌道（含有一個電子）重疊形成2條σ鍵，碳原子上互相垂直的p軌道再分別與2個氧原子中平行的p軌道形成2條大π鍵。17世紀初，比利時醫生海爾蒙特即揚·巴普蒂斯塔·范·海爾蒙特，發現木炭燃燒之后除了產生灰燼外還產生一些看不見、摸不著的物質，并通過實驗證實了這種被他稱為“森林之精”的二氧化碳是一種不助燃的氣體，確認了二氧化碳是一種氣體；還發現燭火在該氣體中會自然熄滅，這是二氧化碳惰性性質的次發現。由于二氧化碳密度比空氣大，能溶于水且能與水反應，所以采用向上排空氣法。將生成的氣體通入澄清的石灰水，石灰水變渾濁，證明該氣體為二氧化碳。

分解產生的氣體需導入用冰冷卻的導管中，使氣體中的水蒸氣冷凝下來，再將氣體先后導入分別裝有氯化鈣和的U形管中使其干燥。100℃時，碳酸氫鈉的分解壓為97。458kPa，120℃時為166。652kPa。一般以副產物二氧化碳為原料氣，用吸附膨脹法從吸附相提取高純二氧化碳，用低溫泵收集產品；也可采用吸附精餾法制取，吸附精餾法采用硅膠、3A分子篩和活性炭作吸附劑，脫除部分雜質，精餾后可制取高純二氧化碳產品。反應時可能揮發出的（HCl）氣體，可通過飽和碳酸氫鈉（NaHCO3）溶液除去生成氣體中的氣體。必要時可用裝有的洗氣瓶除去生成氣體中水蒸氣。

由于二氧化碳密度比空氣大，能溶于水且能與水反應，所以采用向上排空氣法。將生成的氣體通入澄清的石灰水，石灰水變渾濁，證明該氣體為二氧化碳。這個過程的簡單機理為：在初始階段，二氧化碳被吸附在陰極催化劑表面，形成中間產物；然后電子在兩個電極間電勢差的作用下發生轉移，轉移數可能是2、4、6、8、12，還原產物隨電子轉移數的不同而可能是、甲酸根、甲酸、、和乙烯等。由于是在水溶液中，也會發生析氫反應，從而產生氫氣。在物理性質方面，二氧化碳的熔點為-56。6℃（527kPa），沸點為-78。5℃，密度比空氣密度大（標準條件下），溶于水。