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一氧化碳是氮气的等电子体，可以认为碳氧原子之间形成了三重键，即一个σ键和一个π键。其中一个π键由氧原子单方面提供电子。
一氧化碳可以在氧气中燃烧，产生蓝色火焰。干燥的一氧化碳不容易燃烧。少量水蒸气可以催化这个反应。
2CO + O2 —△→ 2CO2
一氧化碳有还原性。
3Fe2O3 + CO —→ 2Fe3O4 + CO2
Fe3O4 + CO —→ 3FeO + CO2
FeO + CO —→ Fe + CO2
在常温下一氧化碳可以还原溶液中的氯化钯为金属钯。这个反应的颜色变化很明显，可以用来检测一氧化碳。
PdCl2(粉红色) + CO + H2O —→ Pd(黑色) + 2HCl + CO2
一氧化碳有加和作用，可以与氢气、水、炔和烯等反应。其中与氢气的反应是工业上生产的方法。
CO + 2H2 —→ CH3OH
在68atm、390400K下，一氧化碳可以与氢氧化钠粉末生成甲酸钠。在较高的压力下，一氧化碳与水直接生成甲酸，可以认为一氧化碳是甲酸在形式上的酸酐。
CO + NaOH —→ HCOONa