高中學測
114年
自然
第 54 題
📖 題組：
奈米級的二氧化鈦（$\text{TiO}_2$）為一種光觸媒材料，當此光觸媒照光之後，可將周遭環境中的汙染物質分解，達到去汙與除臭的效果。而其原理主要是二氧化鈦光觸媒照光後，電子會從價帶躍遷到導電帶，使得二氧化鈦表面生成氫氧自由基（•OH）與超氧離子（$\text{O}_2^-$），此兩者的活性很大可以將有機物分解成二氧化碳和水，達到淨化效果。 此外，二氧化鈦光觸媒亦可在光的照射下催化水裂解產生氫氣和氧氣，為綠色能源與永續發展的重要觸媒。由於二氧化鈦光觸媒的導電帶與價帶的能階差（亦稱為能隙）大約為 3.20 eV，故所照的光源中光子能量必須高於此能量才能啟動催化反應，為了提升其催化活性與效率，許多研究利用不同的金屬摻雜來改善材料特性。 某研究團隊發現於二氧化鈦奈米材料中摻雜少量的鋅離子（$\text{Zn-TiO}_2$）後，會改變能隙，並提升催化水裂解的效率。根據上述資訊及所學，回答下列問題。
奈米級的二氧化鈦（$\text{TiO}_2$）為一種光觸媒材料，當此光觸媒照光之後，可將周遭環境中的汙染物質分解，達到去汙與除臭的效果。而其原理主要是二氧化鈦光觸媒照光後，電子會從價帶躍遷到導電帶，使得二氧化鈦表面生成氫氧自由基（•OH）與超氧離子（$\text{O}_2^-$），此兩者的活性很大可以將有機物分解成二氧化碳和水，達到淨化效果。 此外，二氧化鈦光觸媒亦可在光的照射下催化水裂解產生氫氣和氧氣，為綠色能源與永續發展的重要觸媒。由於二氧化鈦光觸媒的導電帶與價帶的能階差（亦稱為能隙）大約為 3.20 eV，故所照的光源中光子能量必須高於此能量才能啟動催化反應，為了提升其催化活性與效率，許多研究利用不同的金屬摻雜來改善材料特性。 某研究團隊發現於二氧化鈦奈米材料中摻雜少量的鋅離子（$\text{Zn-TiO}_2$）後，會改變能隙，並提升催化水裂解的效率。根據上述資訊及所學，回答下列問題。
二氧化鈦光觸媒可用不同的方法製備，其中之一是將四氯化鈦與水反應產生二氧化鈦，此反應亦會同時生成氯化氫。試寫出此化學反應式（係數以最簡整數表示）。（2 分）
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
回想一下化合物的中文命名規則，「四氯化某」代表分子中含有幾個氯原子？試著先分別寫出題目中提到的反應物與生成物的化學式，再看看如何利用質量守恆來平衡各原子的數目？