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(共30张PPT)
跨学科实践活动9　制造再生纸
第十一单元　化学与社会发展
学科串联
知识储备
1．明确任务：(1)在制作再生纸之前，通过查阅资料，明确以下问题：什么是再生纸；再生纸的用途有哪些；如何对废纸进行分类；哪些类型的废纸可以用来制造再生纸；制造再生纸的原理和步骤是什么。
(2)本次活动你将利用日常生活中回收的废纸，制作一张洁白、平整、无异味的再生纸。
2．设计方案：结合《天工开物》对于“再生纸” 和“造纸术”制造过程的描述，总结和归纳制造再生纸的环节和步骤；结合制造再生纸的步骤，选择制造过程中需要的实验用品并设计实验步骤。设计制取方案并展示优化。
3．实施方案：根据优化后的方案，选择相应的实验用品，小组合作或独立完成再生纸的制造；从外观、质量等多个方面对自己和其他同学制造的再生纸进行评价；结合大家的评价和建议，进一步优化方案。重新制造再生纸，看看是否达到了预期的效果。
1．某兴趣小组开展蔬菜染色再生纸的项目化学习，经历了以下三个环节的探索。
①制作红色紫甘蓝提取液：紫甘蓝粉碎，加入稀盐酸，充分搅拌后过滤取滤液备用。
②制作原色纸浆：废纸剪碎，热水浸泡成糊状后加入淀粉，搅拌得到原色纸浆。
体验探究
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③制作染色纸张：
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紫甘蓝汁液中含有花青素，在不同的pH下会呈现不同颜色，如图所示。如果将过量石灰水滴在红色再生纸上，颜色会(　　)
A．变得更红 B．更接近紫色
C．更接近绿色 D．不变色
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√
C　[由题干信息可知，pH大于7的溶液(即碱性溶液)能使紫甘蓝汁液变绿色，石灰水呈碱性，因此如果将过量石灰水滴在红色再生纸上，颜色由红色慢慢变成紫色，最后会更接近绿色。]
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2．为了践行低碳生活，积极购买再生纸品质的学习用品。再生纸的原料80%来源于回收的废纸，将其打碎、去色制浆经过多种工序加工生产，因而被誉为低能耗、轻污染的环保型用纸。再生纸出版物使用的纸张“至少含有30%的再生纤维”。对此，你认为看法正确的是(　　)
A．再生纸是对废旧纤维的回收利用，可节约资源
B．再生纸是只含有再生纤维的纸
C．再生纤维属于无机物
D．再生纤维一定是合成纤维
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√
A　[使用的纸张“至少含有30%的再生纤维”，故再生纸是对废旧纤维的回收利用，可节约资源，A正确；由题意“再生纸中至少含有30%的再生纤维”知必然含有其他成分，B错误；再生纤维属于有机物，C错误；再生纤维用天然聚合物为原料、经打碎、去色制浆等过程制成，它不属于合成纤维，D错误。]
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3．某兴趣小组开展蔬菜染色再生纸的项目化学习，经历了以下三个环节的探索。
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某同学在制作染色纸张时，将湿纸张放在电风扇前风干。给湿纸张吹风能加快湿纸变干的主要原因是(　　)
A．升高湿纸的温度
B．增大湿纸的表面积
C．改变湿纸中的液体种类
D．加快湿纸表面的空气流动
√
D　[某同学在制作染色纸张时，将湿纸张放在电风扇前风干，给湿纸张吹风能加快湿纸变干的主要原因是加快湿纸表面的空气流动，加快水分的蒸发，加快湿纸变干，D符合题意。]
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4．造纸术是中国古代四大发明之一，体现了劳动人民的智慧。如图是某造纸厂利用废纸生产再生纸的工艺流程。
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(1)废纸的主要成分是纤维素[(C6H10O5)n]，纤维素属于 ______________(填“有机化合物”或“无机化合物”)。
有机化合物
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(2)操作a的名称为________。
(3)加工过程中的一步操作是向纸浆中加入次氯酸钠，其反应产生的次氯酸具有漂白性，可达到漂白纸浆的目的，该过程是 ________变化。
(4)经检测废液中含有一定量的碳酸钠，可向废液中加入适量 ________处理后再排放。
过滤
化学
稀盐酸
解析：(1)纸的主要成分是纤维素，其组成用(C6H10O5)n表示，属于有机化合物。(2)操作a实现了固液分离，名称是过滤。(3)加工过程中的一步操作是向纸浆中加入次氯酸钠，其反应产生的次氯酸具有漂白性，可达到漂白纸浆的目的，该过程有新物质生成，是化学变化。(4)碳酸钠与稀盐酸会发生反应生成氯化钠、水和二氧化碳，经检测废液中含有一定量的碳酸钠，可向废液中加入适量稀盐酸处理后再排放。
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5．一种现代造纸流程如图所示。
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36∶5
可回收
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(2)《天工开物》中记载竹纸制造方法，其中“煮徨足火”：将以上所得之竹子，放入“徨”桶内与石灰或草木灰一道蒸煮八日八夜。“煮徨足火”相当于上述流程中的步骤________。
(3)步骤2中捣碎的目的是_______________________；步骤3中操作a的名称是________，实验室进行此操作常用玻璃棒，作用是________。
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增大反应物的接触面积
过滤
引流
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(4)经检测甲造纸厂废液中含有一定量的碳酸钠，可向废液中加入稀硫酸至不再产生气泡后待排放，写出该反应的化学方程式________
__________________________________________________________。
(5)利用方解石(主要成分为CaCO3)为原料造纸已较为普遍，与植物纤维造纸相比利用方解石作原料生产纸张的优点是___________________(合理即可)。
＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋CO2↑
Na2CO3
成本低、节约木材等
解析：(1)纤维素由碳、氢、氧三种元素组成；其中碳、氢元素的质量之比＝(12×6)∶(1×10)＝36∶5；废办公用纸可以再利用，属于可回收垃圾。
(2)将以上所得之竹子，放入“徨”桶内与石灰或草木灰一道蒸煮八日八夜。石灰或草木灰都是碱性物质，“煮徨足火”相当于上述流程中的步骤1。
(3)步骤2中捣碎的目的是增大反应物的接触面积；步骤3中操作a是将固体和液体分离，因此是过滤操作；此操作中常用玻璃棒，作用是引流。
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(4)碳酸钠与硫酸反应生成硫酸钠、水和二氧化碳，反应的化学方程式为Na2CO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋CO2↑。
(5)方解石是一种矿物，在地球上有着广泛的分布。与植物纤维造纸相比利用方解石作原料生产纸张的优点是成本低、节约木材等。
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6．神奇的无水再生纸系统
在第三届进博会上，一套全球首创的无水再生纸系统亮相，引得不少人驻足，将一张废纸放入造纸机，五秒钟就出来一张崭新的再生纸。
传统造纸工艺是将原料在碱性溶液中脱胶切割得到纸浆，再经过捞纸器捞浆得到湿纸，晒干即可得到纸张。无水再生纸系统采用全球首创干纤维技术，无需用水，仅需三步：纤维分离、强化黏合和按压成型。该系统使用的是高分子机能色料仓，这些色料在再生纸生产过程中起黏合调色作用。经过以上步骤就可以将办公废纸变为可
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再次利用的新纸，并定制出厚薄、形状、颜色和尺寸不同的纸张，且输出的再生纸，遇水不褪色。同时，该设备还能够通过纤维分离将纸张彻底粉碎，清除纸张上的墨水和碳粉，并将纸彻底纤维化。与传统造纸方式不同，纸张在生产过程中无需消耗水资源，同时没有废水和污染物的排出，整个过程非常节能环保。
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该系统一年可节约7 500吨以上的水资源，回收再生的纸张相当于少砍伐84棵大树，减少 3.8吨二氧化碳的排放，此系统还具有优秀的保密性，杜绝文件相关信息因外部接触环节所导致的泄漏风险，确保信息安全。
阅读文本，回答相关问题：
(1)废旧的纸张属于 ________垃圾，使用该系统有利于控制 ___________________________的加剧。
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可回收
温室效应(或全球气候变暖)
(2)利用无水再生系统将办公废纸经过________个步骤变为再生纸，碎纸过程发生的是 ________(填“物理”或“化学”)变化。
(3)经过分离处理后的再生纸遇水不褪色，可得出再生纸上的色料的性质是 ___________。
(4)无水再生纸系统与传统造纸方式不同的是 ____________________
_______(答一点)。传统造纸工艺流程中“捞纸器捞浆得到湿纸”的操作原理相当于实验操作中的 ________。
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三(或3)
物理
不溶于水
无需消耗水资源(合理
即可)
过滤
解析：(1)废旧的纸张可以循环利用，属于可回收垃圾；使用该系统可以减少树木的砍伐，有利于控制温室效应(或全球气候变暖)的加剧。(2)由题文可知利用无水再生系统将办公废纸经过三个步骤变为再生纸；碎纸过程没有新物质生成，属于物理变化。(3)经过分离处理后的再生纸遇水不褪色，可得出再生纸上的色料不溶于水。(4)由题文可知无水再生纸系统与传统造纸方式不同的是纸张在生产过程中无需消耗水资源，同时没有废水和污染物的排出，整个过程非常节能环保；“捞纸器捞浆得到湿纸”过程实现了固液分离，相当于过滤操作。
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Ⅰ．造纸工艺的发展
(1)煅烧大理石可以得到两种氧化物，古法造纸是向煅烧后的固体中加水，将生成的__________________与竹麻一同浸泡、蒸煮，来溶解竹麻中的木质素。
(2)人们发现在上述蒸煮过程中，加入草木灰(主要成分是K2CO3)可加快木质素溶解和漂白，原因是K2CO3与某种碱发生了复分解反应，生成了碱性更强的KOH，该反应的化学方程式为________________
_____________________________。
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氢氧化钙/Ca(OH)2
Ca(OH)2＋
K2CO3===CaCO3↓＋2KOH
现代造纸工艺直接使用氢氧化钠溶解木质素，并且要对产生的废液进行处理。在制浆过程中，最后产生的碱性废液中含有氢氧化钠和碳酸钠。
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Ⅱ．探究上述碱性废液的成分
(3)为了验证废液中有氢氧化钠和碳酸钠，同学们设计了如表实验：
查阅资料得知：CaCl2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaCl
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实验操作 实验现象 实验结论 结论分析
步骤一：取少量废液于试管中，加入过量的CaCl2溶液，反应完全后，静置 有白色沉淀生成 废液中含有氢氧化钠和碳酸钠 步骤一加入的溶液过量的原因为________
__________________
__________________
__________________
步骤二：取步骤一所得的上层清液，向其中加入_________试液 __________________
无色酚酞
溶液变
红色
检验并完
全除去碳酸钠，防
止对氢氧化钠的检
验产生干扰
解析：(1)大理石的主要成分为碳酸钙，碳酸钙高温分解生成氧化钙和二氧化碳，氧化钙和水反应生成氢氧化钙，则向煅烧后的固体中加水，生成物为氢氧化钙。(2)碳酸钾能和氢氧化钙发生反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钾，反应的化学方程式为Ca(OH)2＋K2CO3===CaCO3↓＋2KOH。(3)氢氧化钠溶液显碱性，能使无色酚酞试液变红色，则可取步骤一所得的上层清液，向其中加入酚酞试液，观察到溶液变红色，则说明废液中含有氢氧化钠；由于碳酸钠和氢氧化钠溶液均呈碱性，均能使无色酚酞试液变红色，所以步骤一加入过量的氯化钙溶液可以检验并完全除去碳酸钠，防止对氢氧化钠的检验产生干扰。
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