CO2在水中的溶解度较小，298K时，1L水中溶解1.45g（约0.033mol）的CO2。然而，并非所有溶解的CO2都会与H2O反应生成H2CO3，只有1～4％会发生转化。因此，从CO2的饱和溶液中计算出的H2CO3的电离常数应该是10（-4次方），而不是10（-7次方）。由于CO2可以溶解于水中，因此蒸馏水的pH值通常小于7。
H2CO3是一种二元酸，它可以生成两种盐：碳酸氢盐和碳酸盐。
这两种离子中的碳原子都以sp2杂化轨道与外来的4个电子形成四个键，离子呈平面三角形。
了解这些盐类在水中的溶解性、水解性和热稳定性非常重要。
（1）溶解性：所有碳酸氢盐都可以溶解于水。只有铵盐和碱金属的盐可以溶解于水中。迄今为止，我们只知道碱金属和NH4+离子有固态的酸式盐，它们在水中的溶解度比相应的正盐的溶解度小，这与HCO3-离子在它们的晶体中通过氢键结合成链有关。
由于大多数碳酸盐的溶解度较小，自然界中存在许多碳酸盐矿石。大理石、石灰石、方解石以及珍珠、珊瑚、贝売等的主要成分都是CaCO3。白云石、菱镁矿含有MgCO3。地表层中的碳酸盐矿石在CO2和水的长期侵蚀下可以部分地转变为Ca（HCO3）2而溶解。因此，天然水中含有Ca（HCO3）2，经过长期的自然分解或人工加热，又会析出CaCO3。
CaCO3＋CO2＋H2O ?Ca(HCO3)2
这个转化反应可以解释自然界中钟乳石和石笋的形成以及暂时硬水的软化原理。
（2）水解性：这里只是补充一些关于产生多种产物的复杂水解反应。
在金属盐类（除碱金属和NH4+盐）溶液中加入可溶性碳酸盐，产物可能是碳酸盐、碱式碳酸盐或氢氧化物。具体产物取决于反应物和生成物的性质以及反应条件。如果金属离子不水解，将生成碳酸盐。如果金属离子的水解性很强，其氢氧化物的溶度积又很小，如Al3+、Cr3+和Fe3+等，将生成氢氧化物。
2Al3+＋3CO32-＋3H2O＝2Al(OH)3↓＋3CO2↑
对于一些金属离子，如Cu2+、Zn2+、Pb2+和Mg2+等，其氢氧化物和碳酸盐的溶解度相近，可能生成碱式盐。
2Cu2+＋2CO32-＋H2O＝Cu2(OH)2CO3↓＋CO2↑
（3）热稳定性：许多金属元素的碳酸盐，如CaCO3、ZnCO3和PbCO3在加热时分解为金属氧化物和CO2，而钠、钾、钡的碳酸盐在高温下不分解。碳酸盐的热分解程度取决于阳离子的极化作用。阳离子对CO32-离子产生反极化作用，使CO32-不稳定并分解。阳离子的极化作用越强，碳酸盐越不稳定。H+（质子）的极化作用超过一般金属离子。因此，热稳定性顺序如下：
M2CO3＞M（HCO3）2＞H2CO3（M表示一价金属）
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