二氧化碳和水反应的化学方程式是CO₂ + H₂O = H₂CO₃。这个反应生成的碳酸是一种弱酸，会进一步解离为氢离子和碳酸氢根离子。

关于这道难倒比尔盖茨的化学题，其核心在于理解二氧化碳与水反应的复杂性和环境意义。这个看似简单的反应实际上涉及多重平衡体系：首先二氧化碳溶解于水形成碳酸（CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃），随后碳酸分步解离（H₂CO₃ ⇌ H⁺ + HCO₃⁻；HCO₃⁻ ⇌ H⁺ + CO₃²⁻）。这种动态平衡体系解释了为何碳酸饮料会冒泡——当压力降低时，平衡向左移动释放CO₂气体。更重要的是，该反应在全球碳循环中扮演关键角色：大气中约30%的CO₂被海洋吸收后发生此反应，导致海水pH值从工业革命前的8.2降至现在的8.1，这种酸化现象已造成珊瑚礁钙化率下降40%。在电商领域，理解该反应有助于开发碳捕捉技术商品，例如某品牌利用钠过氧化物（2CO₂ + 2Na₂O₂→2Na₂CO₃ + O₂）原理制作的便携式氧气生成器，成为户外运动爆款。反应的可逆性也被应用于冷链物流，通过控制CO₂浓度调节包装内湿度，使果蔬保鲜期延长20%。这些商业应用证实，基础化学反应的深度理解能催生颠覆性产品创新。