La chimie de la contrebande du sel





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date de publication28.10.2017
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La chimie de la contrebande du sel

(Document professeur)
L’objectif de cette activité est de s’appuyer sur l’histoire du sel et de sa contrebande pour traiter certaines notions du programme de chimie de cinquième.
Elle est constituée d’une introduction et de quatre épisodes qui se succèdent pour former une histoire au cours de laquelle les élèves devront être contrebandiers ou douaniers. Cette activité a été testée dans plusieurs classes de cinquième
À chaque épisode de l’histoire correspond une situation-problème que l’élève doit résoudre pour découvrir une nouvelle notion de chimie.
Les notions de chimie traitées sont

  • La dissolution d’un solide (Épisode 1)

  • La saturation d’une solution (Épisode 2)

  • La conservation de la masse au cours d’une dissolution (Épisode 3)

  • La séparation d’un solide et d’un liquide par évaporation (Épisode 4)


L’introduction :

Sa mise en œuvre se fait uniquement à l’oral et dure environ dix minutes.

Elle vise à susciter la curiosité des élèves et à apporter quelques informations sur l’histoire de la contrebande du sel. L’objectif est de motiver les élèves pour les démarches qui suivront.

L’introduction est lue par un ou plusieurs élèves. Le professeur se contente d’apporter des précisions historiques. L’accent peut être mis sur les différentes unités de volume et masse utilisées à l’époque et la nécessité d’un système d’unités commun à l’origine du système métrique puis du système international.

À la fin de la lecture, il est indiqué aux élèves qu’ils devront « jouer le rôle » de contrebandiers (épisodes 1, 2, 4) ou douanier (épisode 3).

Le dernier paragraphe sur la période romaine permet de faire la transition entre le texte et les illustrations issues d’« Astérix et la Traviata ».
Les quatre épisodes:

A chaque épisode correspond une situation-problème que les élèves devront résoudre par une démarche d’investigation.

Les étapes pédagogiques et la mise en œuvre sont volontairement similaires et répétitives pour les 4 épisodes. Ce choix permet un gain de temps et une plus grande autonomie des élèves pour les 3 derniers épisodes puisque les élèves connaissent la démarche utilisée.
1. Quelles questions te poses-tu en observant cette situation ? (Partie personnelle)

2. Quelle est la question que ton groupe a décidé de retenir ? (Partie personnelle)

3. Après mise en commun, la question que la classe à décider de retenir est : (Partie classe)

4. Imagine une expérience permettant de répondre à la question de la classe (Partie personnelle)

5. Fais la liste du matériel qui te permettrait de réaliser cette expérience (Partie personnelle)

6. Après mise en commun, l’expérience que nous devons réaliser pour répondre à la question de la classe (Partie classe)

7. La liste du matériel à utiliser pour réaliser cette expérience (Partie classe)

8. Raconte ce que tu as observé après avoir fait l’expérience (Partie personnelle)

9. Ce qu’il fallait observer (Partie classe)

10. Ce qui me semble important à retenir après mon expérience (Partie personnelle)

11. Ce que j’apprendrai et retiendrai (à rédiger avec le professeur) (Partie classe)
Les « fiches-élèves » au format A3 permettent d’alterner les phases de recherches individuelles (1, 9, 10), en binôme (2, 4, 5) et les phases de mise en commun (3, 6, 7, 11).
Cette « fiche-professeur » a pour objectif de présenter quelques réponses faites par les élèves et des conseils pratiques d’après les observations réalisées en classe.

Introduction
La chimie de la contrebande du sel

Introduction : La valeur du sel à travers l’histoire
Sous Louis XIV, la France connaissait d'importants écarts du prix de vente du sel d'une province à l'autre. La denrée précieuse était alors imposée (comme l'essence aujourd'hui), par l'intermédiaire de la Gabelle, mais très diversement appliquée selon les régions. Songez en effet qu'un minot (soit environ 38L(1)) de sel valait parfois l'équivalent d'une miche de pain, mais pouvait atteindre, à quelques kilomètres près, dans la province voisine, l'équivalent du prix d'un cheval. (Le minot de sel valait 3 livres en Bretagne, 8 livres en Poitou, 15 livres en Franche-Comté, 59 livres en Anjou et 61 livres en Berry, Bourgogne et Champagne(1)). L'affaire était trop belle pour une partie de la population française en détresse qui se lance dans ce commerce lucratif : Acheter à bas prix dans les provinces peu taxées pour revendre dans des régions de "grande gabelle". Les douaniers ou gabelous veillaient au grain en observant d'étranges ballets de chevaux surchargés et même de chiens porteurs du-dit trésor. Ils interpellaient de toutes parts des marcheurs suspects, y compris parmi les femmes et les enfants. La traque aux faux-sauniers se renforce d'un siècle à l'autre pour aboutir à un niveau de surveillance, filature, délation et répression considérable.
Texte adapté d’après "La contrebande du sel ... qui mène aux galères"

par André Poussin

éditions du phare

(1) selon http://longueur.masse.temps.pagesperso-orange.fr/
Bien avant cela, déjà à l’époque romaine, la paye des soldats était échangée entièrement ou en partie contre du sel (sal en latin). Ils pouvaient également recevoir une somme d’argent (le salarium) utilisée pour l'achat du sel.

On retrouve donc la même origine étymologique pour les mots sel et salaire

_____________________________________

1er Épisode : Devenir contrebandier ne s’improvise pas !

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Que se passe-t-il lorsque je mélange un solide et un liquide ?

Ce titre est ajouté en dernier sur les pointillés lorsque la démarche est terminée afin de ne pas influencer les élèves dans leur questionnement.



Pré-requis : Notion de mélange – Mélange homogène – Mélange hétérogène


d’après « Astérix et la Traviata » et une idée de Fabrice Santacruz
1. Quelles questions peux-tu te poser en observant cette situation ?

Quelques exemples de questions d’élèves

Comment vont-ils faire disparaître le sel ? (On retrouve l’idée préconçue le sel « disparaît »)

Est-ce que le sel va disparaître dans tous les liquides ?

Peut-on rendre invisible du sel ?

Le sel peut-il être invisible dans l’huile
3. Après mise en commun, la question que la classe à décider de retenir est 

Question retenue par la 1ère classe : Comment rendre vont-ils le sel invisible ?

Question retenue par la 2ère classe : Comment faire pour rendre le sel invisible ?
4. Imagine une expérience permettant de répondre à la question de la classe

Exemple pris sur un cahier d’élèves

On met de l’eau dans un récipient puis du sel.

On met de l’huile dans un récipient puis du sel, on fait pareil avec du pétrole lampant.

On agite puis on observe si le sel disparaît.
5. Fais la liste du matériel qui te permettra de réaliser cette expérience

Remarques pratiques:

Certains élèves veulent utiliser des quantités importantes. J’indique d’utiliser des petites quantités donc de choisir des récipients adaptés (sous-entendu des tubes à essais au lieu de béchers)

De l’eau

De l’huile

Du pétrole lampant

Du sel

3 tubes à essais

Une spatule
8. Raconte ce que tu as observé

Exemple pris sur un cahier d’élève.

J’observe que l’eau rend le sel invisible.

J’observe que l’huile et le pétrole lampant ne rendent pas le sel invisible.
11. Ce que j’apprendrai et retiendrai (à rédiger avec le professeur)
Ce qui a été proposé avec les élèves :

  • Le sel ne se dissout pas dans l’huile et dans le pétrole lampant. On dit qu’il est insoluble. On obtient un mélange hétérogène car on peut voir le sel.

  • Le sel se dissout pas dans l’eau. On dit qu’il est soluble dans l’eau. On obtient un mélange homogène car on ne peut plus voir le sel.


Ce qui a été ajouté par le professeur:

  • Le solide qui se dissout est appelé le soluté

  • Le liquide est appelé le solvant

  • Le mélange homogène obtenu est appelé une solution

  • Si l'eau est le solvant, on parle de solution aqueuse.


2nd Épisode: Tout a une limite !

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Peut-on dissoudre n'importe quelle masse d'un solide dans l'eau ?

Ce titre est ajouté en dernier sur les pointillés lorsque la démarche est terminée afin de ne pas influencer les élèves dans leur questionnement.



Pré-requis : Le sel est soluble dans l’eau (épisode précédent) - Mélange homogène – Mélange hétérogène – Mesure de masse – Mesure de volume



d’après « Astérix et la Traviata »
1. Quelles questions peux-tu te poser en observant cette situation ?

Quelques exemples de questions d’élèves

Vont-ils devenir riches ?

Vont-ils transporter des tonnes de sel dans les tonneaux ? (La notion de masse n’apparaît pas dans la question bien qu’elle soit connue des élèves. Elle a été introduite au cours du débat de mise en commun à partir du mot « tonne »).

Quelle quantité de sel vont-ils transporter ?

Combien de sel vont-ils dissoudre dans le tonneau ? (La notion de masse n’apparaît pas.)

À partir de quelle masse le sel va-t-il devenir visible ? (L’élève a déjà une notion de masse limite)
3. Après mise en commun, la question que la classe à décider de retenir est 

Question retenue par la 1ère classe : Quelle masse de sel peut-on dissoudre dans 100 litres d’eau  ?

Question retenue par la 2ère classe : Quelle masse vont-ils transporter dans un tonneau de 100 litres ?
4. Imagine une expérience permettant de répondre à la question de la classe

Remarques pratiques:

  1. Le volume de 100 L étant trop importante, on se met d’accord avec les élèves pour réaliser l’expérience pour 100 mL puis effectuer les calculs pour retrouver la masse dissoute dans 100L ;

  2. Les élèves ne savent pas quelle masse ils doivent dissoudre. Certains proposent de dissoudre des masses de sel au hasard (ex 50 g, 35 g…. dans 100 mL) d’où la nécessité de mettre en commun les propositions de masse à mesurer avant la réalisation de l’expérience.

  3. Certains élèves proposent souvent dissoudre progressivement du sel en observant si la solution est homogène ou hétérogène. La quantité de masse dissoute à chaque fois ne peut pas être trop grande puisqu’il devient difficile d’évaluer pour quelle masse, le mélange est homogène ou hétérogène. Cette technique a été testée dans une classe en pesant 4 g entre chaque dissolution. Je la déconseille car elle est chronophage puisqu’elle représente environ 9 à 10 pesées avant d’obtenir une solution hétérogène.

  4. Après avoir mis en commun les propositions, on décide de faire 12 groupes. Chaque groupe fait une seule pesée et dissout quatre grammes de plus que le précédent dans 100 mL d’eau. (Gr 1 : 4g/100 mL, Gr 2 : 8g/100mL….). Les élèves observent si la solution est homogène ou hétérogène. Les résultats de chaque groupe, sont communiqués à la classe avant de rédiger les observations.

  5. Au cours de ces manipulations, un élève a été évalué expérimentalement sur la pesée, son binôme a été évalué sur la mesure du volume d’eau.


Exemple de manipulations dictées à la classe par un élève après débat et mise en commun

À l’aide d’une éprouvette, je mesure 100 mL d’eau. Dans un bécher, je pèse 16 grammes. Les autres groupes pèsent une masse différente.

Je mélange l’eau et le sel et je regarde si le mélange obtenu est homogène ou hétérogène.
5. Fais la liste du matériel qui te permettra de réaliser cette expérience

Un bécher

Une éprouvette

Une balance

Du sel

De l’eau

Une Spatule.
8. Raconte ce que tu as observé

Exemple de cahier:

J’ai dissous 24 g de sel dans 100 mL d’eau. Mon mélange est homogène. Le sel a disparu est invisible. (Malgré l’épisode précédent, on retrouve chez certains élèves l’idée préconçue que le sel « disparaît »….)
9. Ce qu’il fallait observer

Rédigé avec les élèves après mise en commun des résultats de chaque groupe

On observe que le mélange est homogène si on dissout 32 g de sel dans 100 mL d’eau et hétérogène si on dissout 36 grammes de sel dans 100 mL d’eau
Remarques pratiques importantes:

Il faut chauffer le premier mélange hétérogène (environ 32g/100 mL). Il est alors possible de montrer que si la température augmente tout le sel se dissout.
11. Ce que j’apprendrai et retiendrai (à rédiger avec le professeur)
À une température donnée, on peut dissoudre dans l’eau une masse limitée de sel.

Quand le sel ne peut plus se dissoudre dans l’eau, on a atteint la limite de solubilité.

On dit que la solution est saturée.

Si on dépasse cette limite, le mélange devient hétérogène.

La limite de solubilité dépend de la température. A 25°c, elle est de 365 g/L pour le sel (*)
Remarques pratiques:

Il ne faut pas oublier de faire le calcul pour les 100 L d’eau du tonneau.

(*) La limite de solubilité pour le sel est donnée pour faire le calcul pour 100L et répondre à la réponse de la classe Quelle masse de sel peut-on dissoudre dans 100 litres d’eau ?
3ème Épisode: Les douaniers sont parfois chimistes

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La masse se conserve-t-elle au cours d'une dissolution ?

Ce titre est ajouté en dernier sur les pointillés lorsque la démarche est terminée afin de ne pas influencer les élèves dans leur questionnement.



Pré-requis : Le sel est soluble dans l’eau – Notion de solvant, soluté, solution (vue dans l’épisode 1) - Mesure de masse – Mesure de volume – Masse d’un litre d’eau pure



d’après « Astérix et la Traviata »

1. Quelles questions peux-tu te poser en observant cette situation ?

Quelques exemples de questions d’élèves

Comment vont-ils faire pour savoir s’il y a du sel ?

Comment vont-ils rendre visible du sel invisible ?

Pourquoi vont-ils utiliser une balance ?

Quelle masse de sel contiennent les tonneaux ?
3. Après mise en commun, les questions que la classe à décider de retenir sont 

Est-ce que la solution dans les tonneaux contient du sel ?

Si oui, quelle masse de sel contiennent-ils ?
4. Imagine une expérience permettant de répondre à la question de la classe

Remarques pratiques:

Les élèves ignorent si la solution est salée et doivent déterminer expérimentalement si elle contient du sel ou non
1. L’expérience se passe en 2 étapes.

- Les élèves cherchent si la solution contient du sel

- Les élèves vérifient ensuite la conservation de la masse pour savoir quelle quantité de sel a été dissoute

2. Pour réaliser l’expérience, je distribue aux élèves un peu plus de 100 mL d’une solution à analyser contenant 100 g/L de sel. Cette solution est prête sur le bureau et présentée comme provenant des tonneaux.

3. Huit groupes sur 26 dans deux classes ont proposé de faire (et ont donc réalisé) une filtration pour récupérer le sel. Cette technique avait pourtant été vue et évaluée en cours d’année. Certains ont demandé à faire cette expérience pour faire comme leurs voisins.

4. Les balances ne permettent pas de déterminer la masse exacte de sel (10 g pour 100 mL) mais permettent de voir si l’eau est salée. La détermination de la masse contenue est approximative.

5. Certains élèves proposent de chauffer la solution pour récupérer le sel. Bien que cela soit une bonne idée, je leur indique que les douaniers n’ont pas de quoi allumer un feu pour chauffer et qu’il faut utiliser la balance.
Exemple de cahier d’élèves

On mesure 100 mL d’eau salée à l’aide d’une éprouvette. (ici, l’élève suppose déjà que la solution est déjà salée)

On tare un bécher et on verse les 100 mL de solution à analyser dans le bécher. On mesure la masse.

Si la masse est plus grande que 100 g, la solution à analyser contient du sel.

5. Fais la liste du matériel qui te permettra de réaliser cette expérience

Un bécher

Une éprouvette

Une balance

Solution à analyser (Eau salée à 100g/L)

Spatule;

Agitateur.
8. Raconte ce que tu as observé

On a trouvé 104 grammes, il y a donc 4 grammes de sel puisque 100 mL d’eau pure pèse 100 grammes.
4. Imagine une expérience permettant de répondre à la question seconde question de la classe (2nde étape)
Remarques pratiques: Ici commence la seconde étape (conservation de la masse) puisque les élèves savent que l’eau est salée. Ils doivent déterminer quelle masse de sel a été dissoute.

1. Je demande aux élèves s’ils sont sûrs que 100 grammes d’eau et x grammes de sel pèsent bien 10x grammes. Pour le vérifier, ils doivent imaginer une nouvelle expérience. Trouver cette expérience ne pose aucune difficulté et se fait en quelques minutes.

2. Le protocole est écrit à la suite du précédent dans la partie recherche personnelle des élèves

3. Au cours de ces manipulations, l’élève qui a été évalué expérimentalement au cours du 2ieme épisode sur la mesure du volume d’eau, est évalué sur la pesée du sel. Inversement, son binôme qui a été évalué au cours du 2ieme épisode sur la mesure de la masse est désormais évalué sur la mesure du volume.
Exemple de cahier d’élèves

Pour savoir s’il y a 4 grammes de sel dans la solution, on mesure 100 g d’eau pure, puis on ajoute 4 grammes de sel. On pèse et on trouve 104 g, donc il y a 4 grammes de sel dans la solution.
11. Ce que j’apprendrai et retiendrai (à rédiger avec le professeur)
• La masse d’une solution (exemple eau salée) est égale à la masse de soluté (ex sel) plus la masse de solvant (ex eau) (Dicté par un élève)

Généralement les élèves disent : « La masse de l’eau salée est égale à la masse du sel et la masse de l’eau. » Au professeur de les aider à introduire les mots solvant, solution, soluté

• On dit que la masse se conserve au cours d’une dissolution (Ajouté par le professeur)

4ème Épisode: Tel est pris, qui croyait prendre

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Comment séparer les constituants dans un mélange homogène ?

Ce titre est ajouté en dernier sur les pointillés lorsque la démarche est terminée afin de ne pas influencer les élèves dans leur questionnement.



Pré-requis : Mélange homogène


d’après « Astérix et la Traviata »
1. Quelles questions peux-tu te poser en observant cette situation ?

Quelques exemples de questions d’élèves

Comment vont-ils récupérer le sel ?

Est-il possible de récupérer le sel invisible ?

Le sel sera-t-il solide comme avant ?

Pourront-ils récupérer tout le sel dissous ?
3. Après mise en commun, les questions que la classe à décider de retenir sont 

Question retenue par la 1ère classe : Comment pourront-ils récupérer le sel ?

Question retenue par la 1ère classe : Comment faire pour récupérer le sel ?
4. Imagine une expérience permettant de répondre à la question de la classe

Remarques pratiques:

Quatre groupes ont proposé de faire une filtration. Ils ont essayé avant de se rendre compte que cela ne marcherait pas. Un groupe voulait ajouter un produit « inconnu » afin de solidifier le sel pour le récupérer

Les autres groupes ont proposé sans difficulté de chauffer le mélange.

La principale difficulté provient du choix du matériel et notamment du matériel de chauffage à utiliser (Certains ont proposé un chauffe ballon, une plaque électrique, un réchaud de camping…)
Exemple de cahier d’élèves

On met de l’eau salée dans un bécher puis on la chauffe pour que l’eau s’évapore.
5. Fais la liste du matériel qui te permettra de réaliser cette expérience

Un bécher

Un bec électrique

De l’eau salée
8. Raconte ce que tu as observé

Exemple de cahier d’élèves

Après plusieurs minutes de chauffage, l’eau s’est évaporée. Il reste un dépôt blanc solide dans le bécher
11. Ce que j’apprendrai et retiendrai (à rédiger avec le professeur)
Il est possible de séparer des constituants d’un mélange homogène en chauffant pour faire évaporer le solvant.


Paul Germain – Collège Félix Tisserand – Nuits Saint Georges – CERESP – Académie de Dijon Page sur




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