資源簡介

(共30張PPT)
跨學科實踐活動9　制造再生紙
第十一單元　化學與社會發展
學科串聯
知識儲備
1．明確任務：(1)在制作再生紙之前，通過查閱資料，明確以下問題：什么是再生紙；再生紙的用途有哪些；如何對廢紙進行分類；哪些類型的廢紙可以用來制造再生紙；制造再生紙的原理和步驟是什么。
(2)本次活動你將利用日常生活中回收的廢紙，制作一張潔白、平整、無異味的再生紙。
2．設計方案：結合《天工開物》對于“再生紙” 和“造紙術”制造過程的描述，總結和歸納制造再生紙的環節和步驟；結合制造再生紙的步驟，選擇制造過程中需要的實驗用品并設計實驗步驟。設計制取方案并展示優化。
3．實施方案：根據優化后的方案，選擇相應的實驗用品，小組合作或獨立完成再生紙的制造；從外觀、質量等多個方面對自己和其他同學制造的再生紙進行評價；結合大家的評價和建議，進一步優化方案。重新制造再生紙，看看是否達到了預期的效果。
1．某興趣小組開展蔬菜染色再生紙的項目化學習，經歷了以下三個環節的探索。
①制作紅色紫甘藍提取液：紫甘藍粉碎，加入稀鹽酸，充分攪拌后過濾取濾液備用。
②制作原色紙漿：廢紙剪碎，熱水浸泡成糊狀后加入淀粉，攪拌得到原色紙漿。
體驗探究
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③制作染色紙張：
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紫甘藍汁液中含有花青素，在不同的pH下會呈現不同顏色，如圖所示。如果將過量石灰水滴在紅色再生紙上，顏色會(　　)
A．變得更紅 B．更接近紫色
C．更接近綠色 D．不變色
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√
C　[由題干信息可知，pH大于7的溶液(即堿性溶液)能使紫甘藍汁液變綠色，石灰水呈堿性，因此如果將過量石灰水滴在紅色再生紙上，顏色由紅色慢慢變成紫色，最后會更接近綠色。]
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2．為了踐行低碳生活，積極購買再生紙品質的學習用品。再生紙的原料80%來源于回收的廢紙，將其打碎、去色制漿經過多種工序加工生產，因而被譽為低能耗、輕污染的環保型用紙。再生紙出版物使用的紙張“至少含有30%的再生纖維”。對此，你認為看法正確的是(　　)
A．再生紙是對廢舊纖維的回收利用，可節約資源
B．再生紙是只含有再生纖維的紙
C．再生纖維屬于無機物
D．再生纖維一定是合成纖維
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√
A　[使用的紙張“至少含有30%的再生纖維”，故再生紙是對廢舊纖維的回收利用，可節約資源，A正確；由題意“再生紙中至少含有30%的再生纖維”知必然含有其他成分，B錯誤；再生纖維屬于有機物，C錯誤；再生纖維用天然聚合物為原料、經打碎、去色制漿等過程制成，它不屬于合成纖維，D錯誤。]
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3．某興趣小組開展蔬菜染色再生紙的項目化學習，經歷了以下三個環節的探索。
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某同學在制作染色紙張時，將濕紙張放在電風扇前風干。給濕紙張吹風能加快濕紙變干的主要原因是(　　)
A．升高濕紙的溫度
B．增大濕紙的表面積
C．改變濕紙中的液體種類
D．加快濕紙表面的空氣流動
√
D　[某同學在制作染色紙張時，將濕紙張放在電風扇前風干，給濕紙張吹風能加快濕紙變干的主要原因是加快濕紙表面的空氣流動，加快水分的蒸發，加快濕紙變干，D符合題意。]
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4．造紙術是中國古代四大發明之一，體現了勞動人民的智慧。如圖是某造紙廠利用廢紙生產再生紙的工藝流程。
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(1)廢紙的主要成分是纖維素[(C6H10O5)n]，纖維素屬于 ______________(填“有機化合物”或“無機化合物”)。
有機化合物
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(2)操作a的名稱為________。
(3)加工過程中的一步操作是向紙漿中加入次氯酸鈉，其反應產生的次氯酸具有漂白性，可達到漂白紙漿的目的，該過程是 ________變化。
(4)經檢測廢液中含有一定量的碳酸鈉，可向廢液中加入適量 ________處理后再排放。
過濾
化學
稀鹽酸
解析：(1)紙的主要成分是纖維素，其組成用(C6H10O5)n表示，屬于有機化合物。(2)操作a實現了固液分離，名稱是過濾。(3)加工過程中的一步操作是向紙漿中加入次氯酸鈉，其反應產生的次氯酸具有漂白性，可達到漂白紙漿的目的，該過程有新物質生成，是化學變化。(4)碳酸鈉與稀鹽酸會發生反應生成氯化鈉、水和二氧化碳，經檢測廢液中含有一定量的碳酸鈉，可向廢液中加入適量稀鹽酸處理后再排放。
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5．一種現代造紙流程如圖所示。
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36∶5
可回收
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(2)《天工開物》中記載竹紙制造方法，其中“煮徨足火”：將以上所得之竹子，放入“徨”桶內與石灰或草木灰一道蒸煮八日八夜。“煮徨足火”相當于上述流程中的步驟________。
(3)步驟2中搗碎的目的是_______________________；步驟3中操作a的名稱是________，實驗室進行此操作常用玻璃棒，作用是________。
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增大反應物的接觸面積
過濾
引流
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(4)經檢測甲造紙廠廢液中含有一定量的碳酸鈉，可向廢液中加入稀硫酸至不再產生氣泡后待排放，寫出該反應的化學方程式________
__________________________________________________________。
(5)利用方解石(主要成分為CaCO3)為原料造紙已較為普遍，與植物纖維造紙相比利用方解石作原料生產紙張的優點是___________________(合理即可)。
＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋CO2↑
Na2CO3
成本低、節約木材等
解析：(1)纖維素由碳、氫、氧三種元素組成；其中碳、氫元素的質量之比＝(12×6)∶(1×10)＝36∶5；廢辦公用紙可以再利用，屬于可回收垃圾。
(2)將以上所得之竹子，放入“徨”桶內與石灰或草木灰一道蒸煮八日八夜。石灰或草木灰都是堿性物質，“煮徨足火”相當于上述流程中的步驟1。
(3)步驟2中搗碎的目的是增大反應物的接觸面積；步驟3中操作a是將固體和液體分離，因此是過濾操作；此操作中常用玻璃棒，作用是引流。
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(4)碳酸鈉與硫酸反應生成硫酸鈉、水和二氧化碳，反應的化學方程式為Na2CO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋CO2↑。
(5)方解石是一種礦物，在地球上有著廣泛的分布。與植物纖維造紙相比利用方解石作原料生產紙張的優點是成本低、節約木材等。
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6．神奇的無水再生紙系統
在第三屆進博會上，一套全球首創的無水再生紙系統亮相，引得不少人駐足，將一張廢紙放入造紙機，五秒鐘就出來一張嶄新的再生紙。
傳統造紙工藝是將原料在堿性溶液中脫膠切割得到紙漿，再經過撈紙器撈漿得到濕紙，曬干即可得到紙張。無水再生紙系統采用全球首創干纖維技術，無需用水，僅需三步：纖維分離、強化黏合和按壓成型。該系統使用的是高分子機能色料倉，這些色料在再生紙生產過程中起黏合調色作用。經過以上步驟就可以將辦公廢紙變為可
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再次利用的新紙，并定制出厚薄、形狀、顏色和尺寸不同的紙張，且輸出的再生紙，遇水不褪色。同時，該設備還能夠通過纖維分離將紙張徹底粉碎，清除紙張上的墨水和碳粉，并將紙徹底纖維化。與傳統造紙方式不同，紙張在生產過程中無需消耗水資源，同時沒有廢水和污染物的排出，整個過程非常節能環保。
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該系統一年可節約7 500噸以上的水資源，回收再生的紙張相當于少砍伐84棵大樹，減少 3.8噸二氧化碳的排放，此系統還具有優秀的保密性，杜絕文件相關信息因外部接觸環節所導致的泄漏風險，確保信息安全。
閱讀文本，回答相關問題：
(1)廢舊的紙張屬于 ________垃圾，使用該系統有利于控制 ___________________________的加劇。
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可回收
溫室效應(或全球氣候變暖)
(2)利用無水再生系統將辦公廢紙經過________個步驟變為再生紙，碎紙過程發生的是 ________(填“物理”或“化學”)變化。
(3)經過分離處理后的再生紙遇水不褪色，可得出再生紙上的色料的性質是 ___________。
(4)無水再生紙系統與傳統造紙方式不同的是 ____________________
_______(答一點)。傳統造紙工藝流程中“撈紙器撈漿得到濕紙”的操作原理相當于實驗操作中的 ________。
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三(或3)
物理
不溶于水
無需消耗水資源(合理
即可)
過濾
解析：(1)廢舊的紙張可以循環利用，屬于可回收垃圾；使用該系統可以減少樹木的砍伐，有利于控制溫室效應(或全球氣候變暖)的加劇。(2)由題文可知利用無水再生系統將辦公廢紙經過三個步驟變為再生紙；碎紙過程沒有新物質生成，屬于物理變化。(3)經過分離處理后的再生紙遇水不褪色，可得出再生紙上的色料不溶于水。(4)由題文可知無水再生紙系統與傳統造紙方式不同的是紙張在生產過程中無需消耗水資源，同時沒有廢水和污染物的排出，整個過程非常節能環保；“撈紙器撈漿得到濕紙”過程實現了固液分離，相當于過濾操作。
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Ⅰ．造紙工藝的發展
(1)煅燒大理石可以得到兩種氧化物，古法造紙是向煅燒后的固體中加水，將生成的__________________與竹麻一同浸泡、蒸煮，來溶解竹麻中的木質素。
(2)人們發現在上述蒸煮過程中，加入草木灰(主要成分是K2CO3)可加快木質素溶解和漂白，原因是K2CO3與某種堿發生了復分解反應，生成了堿性更強的KOH，該反應的化學方程式為________________
_____________________________。
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氫氧化鈣/Ca(OH)2
Ca(OH)2＋
K2CO3===CaCO3↓＋2KOH
現代造紙工藝直接使用氫氧化鈉溶解木質素，并且要對產生的廢液進行處理。在制漿過程中，最后產生的堿性廢液中含有氫氧化鈉和碳酸鈉。
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Ⅱ．探究上述堿性廢液的成分
(3)為了驗證廢液中有氫氧化鈉和碳酸鈉，同學們設計了如表實驗：
查閱資料得知：CaCl2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaCl
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實驗操作 實驗現象 實驗結論 結論分析
步驟一：取少量廢液于試管中，加入過量的CaCl2溶液，反應完全后，靜置 有白色沉淀生成 廢液中含有氫氧化鈉和碳酸鈉 步驟一加入的溶液過量的原因為________
__________________
__________________
__________________
步驟二：取步驟一所得的上層清液，向其中加入_________試液 __________________
無色酚酞
溶液變
紅色
檢驗并完
全除去碳酸鈉，防
止對氫氧化鈉的檢
驗產生干擾
解析：(1)大理石的主要成分為碳酸鈣，碳酸鈣高溫分解生成氧化鈣和二氧化碳，氧化鈣和水反應生成氫氧化鈣，則向煅燒后的固體中加水，生成物為氫氧化鈣。(2)碳酸鉀能和氫氧化鈣發生反應生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鉀，反應的化學方程式為Ca(OH)2＋K2CO3===CaCO3↓＋2KOH。(3)氫氧化鈉溶液顯堿性，能使無色酚酞試液變紅色，則可取步驟一所得的上層清液，向其中加入酚酞試液，觀察到溶液變紅色，則說明廢液中含有氫氧化鈉；由于碳酸鈉和氫氧化鈉溶液均呈堿性，均能使無色酚酞試液變紅色，所以步驟一加入過量的氯化鈣溶液可以檢驗并完全除去碳酸鈉，防止對氫氧化鈉的檢驗產生干擾。
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