周期表の位置から価電子と性質の傾向を考える
原子番号20までの代表的な元素の配置を使う14問と六つの記述課題です。
学年・内容の目安 高校「化学基礎」。授業の復習や教材の準備に使えます。公開教材の利用条件を確認し、年少の生徒には講師が紙の教材を用意します。
学習内容や既習事項に合わせて使う独自の練習です。文部科学省の認定教材や、教科書・入試の全範囲を網羅する教材ではありません。
高校「化学基礎」(2)ア(ア)㋑「電子配置と周期表」に関連する、代表的な典型元素の補助教材です。
解説を読む
周期表の横の行と縦の列を、電子配置と結び付けて読みます。代表的な元素で最外殻電子と化学的な性質を比べ、位置から言えることの範囲を確かめましょう。
必要な予備知識
原子番号から電子の数を読み取り、内側の殻から順に電子を入れて電子配置を書けること。
- 横の行は周期、縦の列は族。ここで扱う代表的な中性原子では、電子が入っている殻の数が周期に対応する。
- 最外殻電子は最も外側の殻にある電子。典型元素では、同じ族で最外殻電子の数が共通し、性質の傾向が似る例がある。
- 化学基礎のこの練習では、希ガスの価電子を0個と扱う。HeやNeの最外殻に電子があることとは区別する。
- 同じ族に入るだけで、状態や反応の速さがすべて同じとは決められない。
解き方の例
電子配置を「2、8、2」と書く場合、電子のある殻は三つで、最外殻には二個の電子があります。
よくある間違い
- 同じ周期の元素は、最外殻電子の数も同じと考える。
- 希ガスは価電子を0個と扱うので、最外殻に電子がないと考える。
- 同じ族の元素は、あらゆる性質が同じと判断する。
観察と考え方を講師と確かめる
周期と族、最外殻電子と価電子、位置から予想できる傾向と調べるべき性質を区別します。
ここで扱うのは原子番号20までの代表的な典型元素の簡単なモデルです。遷移元素や希ガス化合物などの詳しい結合は扱いません。
文部科学省：高等学校学習指導要領解説 理科編 · 東京書籍の公開参考資料：最外殻電子と価電子
読む文章・資料
同じ1族にある三つの元素
Liは「2、1」、Naは「2、8、1」、Kは「2、8、8、1」という電子配置です。この三つは1族で、それぞれ第2、第3、第4周期にあります。
同じ17族で殻が違う
Fは第2周期の17族で「2、7」、Clは第3周期の17族で「2、8、7」です。どちらもハロゲンに分類します。
同じ周期を横に比べる
第3周期にMg、Al、Siが並びます。中性原子の電子配置は、Mgが「2、8、2」、Alが「2、8、3」、Siが「2、8、4」です。
希ガスの二種類を比べる
Heの電子配置は「2」、Neは「2、8」です。両方とも18族の希ガスです。この練習では希ガスの価電子を0個と数えます。
原子とイオンの電子配置
Na原子は「2、8、1」、F原子は「2、7」です。Na原子が電子一個を失うとNa⁺、F原子が電子一個を受け取るとF⁻になります。Ne原子は「2、8」です。
1族のイオン化エネルギーの傾向
気体の中性原子から一個目の電子を取り去るために必要なエネルギーを、ここでは比べます。同じ条件での資料では、Liが最も大きく、次がNa、Kが最も小さくなっています。
周期表の位置と性質の範囲
Hは1族の位置にあり、最外殻電子は一個です。LiとNaも1族で最外殻電子が一個ですが、常温でHの単体は気体の水素、LiとNaの単体は固体の金属です。
練習する
選択問題では答えを一つ選び、数値問題では指定された単位で数だけを入力します。観察の根拠や途中の計算は、記述課題で講師と確認します。
入力した答えは、ページを再読み込みするか離れるまで、このページのメモリ上に保持されます。保存済みの下書き、アカウントの成績、自動の宿題提出は作成されません。
自分の答えと記述
確認問題・資料・講師と使う課題
資料：同じ1族にある三つの元素
Li、Na、Kの最外殻電子の数について合うのはどれですか。
- 三つとも一個。
- Liは一個で、NaとKは二個。
- Li、Na、Kの順に一個ずつ増える。
答えと解説
三つとも一個。
三つの配置の最後の数は、いずれも1です。
資料：同じ1族にある三つの元素
LiとKを比べて言えるのはどれですか。
- LiとKは異なる族で、同じ周期に入る。
- LiとKは族も周期も等しく、周期表の同じ位置に入る。
- 族は同じで、Kは電子が入った殻が多い。
答えと解説
族は同じで、Kは電子が入った殻が多い。
Liは電子が入った殻が二つ、Kは四つです。どちらも1族です。
資料：同じ17族で殻が違う
FとClの電子配置に共通するのはどれですか。
- F原子とCl原子にある電子の総数が等しい。
- 電子が入る殻の数が二つ。
- 最外殻の電子が七個。
答えと解説
最外殻の電子が七個。
電子が入った殻はFが二つ、Clが三つで、最外殻はどちらも七個です。
資料：同じ17族で殻が違う
FとClを周期表の位置から比べたのはどれですか。
- FとClは同じ周期で、族が違う。
- FとClは同じ族で、周期が違う。
- FとClは周期表で同じ列、同じ行に位置する。
答えと解説
FとClは同じ族で、周期が違う。
Fは第2周期、Clは第3周期で、どちらも17族です。
資料：同じ周期を横に比べる
Mg、Al、Siで共通するのはどれですか。
- 電子が入っている殻が三つ。
- 電子の総数が十二個。
- 最外殻電子の数が二個。
答えと解説
電子が入っている殻が三つ。
三つとも配置は三つの数で表され、第3周期です。最後の数は2、3、4と異なります。
資料：同じ周期を横に比べる
最外殻電子の数の並びに合うのはどれですか。
- Mgが4、Alが3、Siが2。
- Mgが2、Alが3、Siが4。
- Mgが3、Alが3、Siが3。
答えと解説
Mgが2、Alが3、Siが4。
各電子配置の最後の数が、その原子の最外殻電子の数です。
資料：希ガスの二種類を比べる
Neの最外殻電子と、この練習で扱う価電子の組はどれですか。
- 最外殻電子0個、価電子0個。
- 最外殻電子8個、価電子8個。
- 最外殻電子8個、価電子0個。
答えと解説
最外殻電子8個、価電子0個。
Neの最外殻には八個あります。希ガスの価電子は、この練習の化学基礎の扱いで0個とします。
資料：希ガスの二種類を比べる
HeとNeの最外殻に実際にある電子について合うのはどれですか。
- Heは二個、Neは八個ある。
- HeもNeも、最外殻には八個ある。
- HeもNeも、最外殻には電子がない。
答えと解説
Heは二個、Neは八個ある。
Heの配置は「2」でNeの配置は「2、8」です。価電子の数え方とは区別します。
資料：原子とイオンの電子配置
Na⁺とF⁻に共通する電子配置はどれですか。
- 「2、8」
- 「2、7」
- 「2、8、1」
答えと解説
「2、8」
Na原子は一個を失い、F原子は一個を受け取るため、どちらも「2、8」になります。
資料：原子とイオンの電子配置
Na⁺、F⁻、Neが同じ電子配置でも、同じ粒子とは言えない理由はどれですか。
- 電子配置が同じ三つの粒子では、原子核の陽子の数も等しくなるから。
- 三つの粒子で電子一個の電荷が違うから。
- もとの元素が違い、原子核の正の電荷が違うから。
答えと解説
もとの元素が違い、原子核の正の電荷が違うから。
電子数が同じでも、Na、F、Neで原子核の陽子数は違います。粒子の全体の電荷も違います。
資料：1族のイオン化エネルギーの傾向
この資料で、一個目の電子を取り去るのに必要なエネルギーが最も小さいのはどれですか。
- Li
- K
- Na
答えと解説
K
資料ではLi、Na、Kの順に小さくなっています。
資料：1族のイオン化エネルギーの傾向
この資料から1族の三元素について言えるのはどれですか。
- 第2周期から第4周期へ下がっても、必要なエネルギーは変わらない。
- 第2周期から第4周期へ下がるにつれ、この比較では必要なエネルギーが大きくなる。
- 第2周期から第4周期へ下がるにつれ、この比較では必要なエネルギーが小さくなる。
答えと解説
第2周期から第4周期へ下がるにつれ、この比較では必要なエネルギーが小さくなる。
Li、Na、Kは1族で第2、第3、第4周期です。資料の範囲では下の元素ほど必要なエネルギーが小さいと読めます。
資料：周期表の位置と性質の範囲
HとLi、Naの関係について資料に合うのはどれですか。
- 最外殻電子が一つであることに対応して、常温で三つとも金属の固体。
- 最外殻電子の数は同じでも、常温での単体の状態は異なる。
- 常温での単体の状態に違いがあり、最外殻電子の数にも違いがある。
答えと解説
最外殻電子の数は同じでも、常温での単体の状態は異なる。
最外殻電子が一個という共通点があっても、Hの単体は気体、LiとNaの単体は固体です。
資料：周期表の位置と性質の範囲
この資料のように元素の性質を考える方法はどれですか。
- 同じ列の共通点を見つけ、個別の性質は資料で確かめる。
- 単体の状態が違うときは、電子配置を見ずに族の番号を変える。
- 周期表で同じ列なら、反応や状態の記録は比べる必要がない。
答えと解説
同じ列の共通点を見つけ、個別の性質は資料で確かめる。
周期表の位置は傾向を読む手がかりですが、特定の元素のすべての性質を決めるものではありません。
観察と考え方を講師と確かめる
資料：同じ1族にある三つの元素
Li、Na、Kが同じ族にあることと、周期が違うことを、電子配置で説明しましょう。
答えと解説
三つの最外殻電子は一個で、1族にあります。電子が入る殻はLi、Na、Kで二つ、三つ、四つなので、それぞれ第2、第3、第4周期です。
同じ族で横の行が異なることは、二つの観点で説明できます。
- 最外殻電子一個の共通点を1族に結び付ける。
- 電子が入った殻の数を2、3、4と区別し、周期に対応させる。
資料：同じ17族で殻が違う
FとClで、最外殻と電子が入る殻の数を区別しましょう。
答えと解説
最外殻電子はどちらも七個です。電子が入った殻はFに二つ、Clに三つあるので、同じ17族でも周期が違います。
最外殻電子の個数と、殻の個数を別に数えます。
- 両方の最外殻電子は七個と示す。
- Fは二殻、Clは三殻と区別し、周期の違いに結び付ける。
資料：同じ周期を横に比べる
第3周期で共通することと、Mg、Al、Siで変わることを説明しましょう。
答えと解説
どれも電子が入った殻は三つです。最外殻電子はMg、Al、Siの順に二個、三個、四個と変わります。
同じ周期でも最外殻電子の数は同じとは限りません。
- 三つとも電子が入る殻が三つと示す。
- 最外殻電子を2、3、4とそれぞれ対応させる。
資料：希ガスの二種類を比べる
HeとNeについて、最外殻電子の数と、この練習での価電子の数を分けましょう。
答えと解説
Heの最外殻は二個、Neは八個です。この練習では両方とも希ガスの価電子を0個と数えます。最外殻の電子そのものがないわけではありません。
用語が何を数えるかを先に確かめます。
- 最外殻電子をHe二個、Ne八個と示す。
- この練習での価電子0個という扱いと、実際の電子数を区別する。
資料：原子とイオンの電子配置
Na⁺とF⁻の電子配置を示し、配置が同じでも同じ粒子ではない理由を書きましょう。
答えと解説
Naは一個失い、Fは一個受け取るため、Na⁺とF⁻はどちらも「2、8」です。原子核の正の電荷が違い、Na⁺は正、F⁻は負です。
同じ電子配置は、同じ元素や同じ電荷を意味しません。
- 電子の出入りを示して、両方の配置を「2、8」とする。
- 原子核の正の電荷か粒子全体の符号の違いを根拠にする。
資料：周期表の位置と性質の範囲
Hの例を使い、同じ族の元素の性質を考えるときに気を付ける点を書きましょう。
答えと解説
HとLi、Naは1族で最外殻電子一個という共通点があります。ただし常温でHの単体は気体、LiとNaの単体は固体です。同じ族というだけで個別の性質まで同じと判断しません。
位置を手がかりにし、具体的な性質は資料で確かめます。
- 1族と最外殻電子一個の共通点を示す。
- 常温での単体の状態の違いを挙げ、傾向と個別の性質を分ける。
ワークシート
学習内容と参考資料
授業・宿題・次の記録につなげる
観察や測定の結果をもとに、生徒が何を根拠に考えたかを一緒に確かめましょう。印刷する場合は、生徒用には解答を付けず、講師用には解答と記述課題の評価の目安を付けます。年少の生徒には講師が紙の教材を用意します。生徒用のログインを使う場合は、利用条件と同意の手順を確認してください。
講師の方へ
教材にリンクを保存し、必要なときに生徒と共有できます。
この練習問題を保存ワークシート: 周期表の位置から価電子と性質の傾向を考える
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周期と族、最外殻電子と価電子、位置から予想できる傾向と調べるべき性質を区別します。
文部科学省：高等学校学習指導要領解説 理科編 · 東京書籍の公開参考資料：最外殻電子と価電子
読む文章・資料
同じ1族にある三つの元素
Liは「2、1」、Naは「2、8、1」、Kは「2、8、8、1」という電子配置です。この三つは1族で、それぞれ第2、第3、第4周期にあります。
同じ17族で殻が違う
Fは第2周期の17族で「2、7」、Clは第3周期の17族で「2、8、7」です。どちらもハロゲンに分類します。
同じ周期を横に比べる
第3周期にMg、Al、Siが並びます。中性原子の電子配置は、Mgが「2、8、2」、Alが「2、8、3」、Siが「2、8、4」です。
希ガスの二種類を比べる
Heの電子配置は「2」、Neは「2、8」です。両方とも18族の希ガスです。この練習では希ガスの価電子を0個と数えます。
原子とイオンの電子配置
Na原子は「2、8、1」、F原子は「2、7」です。Na原子が電子一個を失うとNa⁺、F原子が電子一個を受け取るとF⁻になります。Ne原子は「2、8」です。
1族のイオン化エネルギーの傾向
気体の中性原子から一個目の電子を取り去るために必要なエネルギーを、ここでは比べます。同じ条件での資料では、Liが最も大きく、次がNa、Kが最も小さくなっています。
周期表の位置と性質の範囲
Hは1族の位置にあり、最外殻電子は一個です。LiとNaも1族で最外殻電子が一個ですが、常温でHの単体は気体の水素、LiとNaの単体は固体の金属です。
資料：同じ1族にある三つの元素
Li、Na、Kの最外殻電子の数について合うのはどれですか。
- 三つとも一個。
- Liは一個で、NaとKは二個。
- Li、Na、Kの順に一個ずつ増える。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：同じ1族にある三つの元素
LiとKを比べて言えるのはどれですか。
- LiとKは異なる族で、同じ周期に入る。
- LiとKは族も周期も等しく、周期表の同じ位置に入る。
- 族は同じで、Kは電子が入った殻が多い。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：同じ17族で殻が違う
FとClの電子配置に共通するのはどれですか。
- F原子とCl原子にある電子の総数が等しい。
- 電子が入る殻の数が二つ。
- 最外殻の電子が七個。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：同じ17族で殻が違う
FとClを周期表の位置から比べたのはどれですか。
- FとClは同じ周期で、族が違う。
- FとClは同じ族で、周期が違う。
- FとClは周期表で同じ列、同じ行に位置する。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：同じ周期を横に比べる
Mg、Al、Siで共通するのはどれですか。
- 電子が入っている殻が三つ。
- 電子の総数が十二個。
- 最外殻電子の数が二個。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：同じ周期を横に比べる
最外殻電子の数の並びに合うのはどれですか。
- Mgが4、Alが3、Siが2。
- Mgが2、Alが3、Siが4。
- Mgが3、Alが3、Siが3。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：希ガスの二種類を比べる
Neの最外殻電子と、この練習で扱う価電子の組はどれですか。
- 最外殻電子0個、価電子0個。
- 最外殻電子8個、価電子8個。
- 最外殻電子8個、価電子0個。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：希ガスの二種類を比べる
HeとNeの最外殻に実際にある電子について合うのはどれですか。
- Heは二個、Neは八個ある。
- HeもNeも、最外殻には八個ある。
- HeもNeも、最外殻には電子がない。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：原子とイオンの電子配置
Na⁺とF⁻に共通する電子配置はどれですか。
- 「2、8」
- 「2、7」
- 「2、8、1」
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：原子とイオンの電子配置
Na⁺、F⁻、Neが同じ電子配置でも、同じ粒子とは言えない理由はどれですか。
- 電子配置が同じ三つの粒子では、原子核の陽子の数も等しくなるから。
- 三つの粒子で電子一個の電荷が違うから。
- もとの元素が違い、原子核の正の電荷が違うから。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：1族のイオン化エネルギーの傾向
この資料で、一個目の電子を取り去るのに必要なエネルギーが最も小さいのはどれですか。
- Li
- K
- Na
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：1族のイオン化エネルギーの傾向
この資料から1族の三元素について言えるのはどれですか。
- 第2周期から第4周期へ下がっても、必要なエネルギーは変わらない。
- 第2周期から第4周期へ下がるにつれ、この比較では必要なエネルギーが大きくなる。
- 第2周期から第4周期へ下がるにつれ、この比較では必要なエネルギーが小さくなる。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：周期表の位置と性質の範囲
HとLi、Naの関係について資料に合うのはどれですか。
- 最外殻電子が一つであることに対応して、常温で三つとも金属の固体。
- 最外殻電子の数は同じでも、常温での単体の状態は異なる。
- 常温での単体の状態に違いがあり、最外殻電子の数にも違いがある。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：周期表の位置と性質の範囲
この資料のように元素の性質を考える方法はどれですか。
- 同じ列の共通点を見つけ、個別の性質は資料で確かめる。
- 単体の状態が違うときは、電子配置を見ずに族の番号を変える。
- 周期表で同じ列なら、反応や状態の記録は比べる必要がない。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
観察と考え方を講師と確かめる
ここからは講師と確認する記述問題です。自動採点の点数には含みません。
資料：同じ1族にある三つの元素
Li、Na、Kが同じ族にあることと、周期が違うことを、電子配置で説明しましょう。
資料：同じ17族で殻が違う
FとClで、最外殻と電子が入る殻の数を区別しましょう。
資料：同じ周期を横に比べる
第3周期で共通することと、Mg、Al、Siで変わることを説明しましょう。
資料：希ガスの二種類を比べる
HeとNeについて、最外殻電子の数と、この練習での価電子の数を分けましょう。
資料：原子とイオンの電子配置
Na⁺とF⁻の電子配置を示し、配置が同じでも同じ粒子ではない理由を書きましょう。
資料：周期表の位置と性質の範囲
Hの例を使い、同じ族の元素の性質を考えるときに気を付ける点を書きましょう。
解答: 周期表の位置から価電子と性質の傾向を考える
三つとも一個。
三つの配置の最後の数は、いずれも1です。
族は同じで、Kは電子が入った殻が多い。
Liは電子が入った殻が二つ、Kは四つです。どちらも1族です。
最外殻の電子が七個。
電子が入った殻はFが二つ、Clが三つで、最外殻はどちらも七個です。
FとClは同じ族で、周期が違う。
Fは第2周期、Clは第3周期で、どちらも17族です。
電子が入っている殻が三つ。
三つとも配置は三つの数で表され、第3周期です。最後の数は2、3、4と異なります。
Mgが2、Alが3、Siが4。
各電子配置の最後の数が、その原子の最外殻電子の数です。
最外殻電子8個、価電子0個。
Neの最外殻には八個あります。希ガスの価電子は、この練習の化学基礎の扱いで0個とします。
Heは二個、Neは八個ある。
Heの配置は「2」でNeの配置は「2、8」です。価電子の数え方とは区別します。
「2、8」
Na原子は一個を失い、F原子は一個を受け取るため、どちらも「2、8」になります。
もとの元素が違い、原子核の正の電荷が違うから。
電子数が同じでも、Na、F、Neで原子核の陽子数は違います。粒子の全体の電荷も違います。
K
資料ではLi、Na、Kの順に小さくなっています。
第2周期から第4周期へ下がるにつれ、この比較では必要なエネルギーが小さくなる。
Li、Na、Kは1族で第2、第3、第4周期です。資料の範囲では下の元素ほど必要なエネルギーが小さいと読めます。
最外殻電子の数は同じでも、常温での単体の状態は異なる。
最外殻電子が一個という共通点があっても、Hの単体は気体、LiとNaの単体は固体です。
同じ列の共通点を見つけ、個別の性質は資料で確かめる。
周期表の位置は傾向を読む手がかりですが、特定の元素のすべての性質を決めるものではありません。
記述問題の解答・確認の観点
資料：同じ1族にある三つの元素
Li、Na、Kが同じ族にあることと、周期が違うことを、電子配置で説明しましょう。
三つの最外殻電子は一個で、1族にあります。電子が入る殻はLi、Na、Kで二つ、三つ、四つなので、それぞれ第2、第3、第4周期です。
同じ族で横の行が異なることは、二つの観点で説明できます。
- 最外殻電子一個の共通点を1族に結び付ける。
- 電子が入った殻の数を2、3、4と区別し、周期に対応させる。
資料：同じ17族で殻が違う
FとClで、最外殻と電子が入る殻の数を区別しましょう。
最外殻電子はどちらも七個です。電子が入った殻はFに二つ、Clに三つあるので、同じ17族でも周期が違います。
最外殻電子の個数と、殻の個数を別に数えます。
- 両方の最外殻電子は七個と示す。
- Fは二殻、Clは三殻と区別し、周期の違いに結び付ける。
資料：同じ周期を横に比べる
第3周期で共通することと、Mg、Al、Siで変わることを説明しましょう。
どれも電子が入った殻は三つです。最外殻電子はMg、Al、Siの順に二個、三個、四個と変わります。
同じ周期でも最外殻電子の数は同じとは限りません。
- 三つとも電子が入る殻が三つと示す。
- 最外殻電子を2、3、4とそれぞれ対応させる。
資料：希ガスの二種類を比べる
HeとNeについて、最外殻電子の数と、この練習での価電子の数を分けましょう。
Heの最外殻は二個、Neは八個です。この練習では両方とも希ガスの価電子を0個と数えます。最外殻の電子そのものがないわけではありません。
用語が何を数えるかを先に確かめます。
- 最外殻電子をHe二個、Ne八個と示す。
- この練習での価電子0個という扱いと、実際の電子数を区別する。
資料：原子とイオンの電子配置
Na⁺とF⁻の電子配置を示し、配置が同じでも同じ粒子ではない理由を書きましょう。
Naは一個失い、Fは一個受け取るため、Na⁺とF⁻はどちらも「2、8」です。原子核の正の電荷が違い、Na⁺は正、F⁻は負です。
同じ電子配置は、同じ元素や同じ電荷を意味しません。
- 電子の出入りを示して、両方の配置を「2、8」とする。
- 原子核の正の電荷か粒子全体の符号の違いを根拠にする。
資料：周期表の位置と性質の範囲
Hの例を使い、同じ族の元素の性質を考えるときに気を付ける点を書きましょう。
HとLi、Naは1族で最外殻電子一個という共通点があります。ただし常温でHの単体は気体、LiとNaの単体は固体です。同じ族というだけで個別の性質まで同じと判断しません。
位置を手がかりにし、具体的な性質は資料で確かめます。
- 1族と最外殻電子一個の共通点を示す。
- 常温での単体の状態の違いを挙げ、傾向と個別の性質を分ける。