价电子与离子化合物 — AP 化学
1. 价电子识别与路易斯点符号 ★★☆☆☆ ⏱ 3 min
价电子是占据原子最高主能级$n$的电子，是参与化学键形成的电子。对于主族元素（s区和p区，1A-8A族），只有最外层s和p亚层的电子算作价电子；低能级中的d和f电子永远不计入价电子，即使它们在简化电子构型中出现在最外层s轨道之后。有一个快速方法：对于主族元素，价电子数等于元素的族数。
路易斯点符号是表示价电子的标准约定：画出元素的化学符号，每个价电子用一个点表示，在配对点之前先在四个边各放一个点。这种表示法可以很容易看出原子形成离子时会得到或失去多少电子。
Exam tip: 如果题目要求你计算主族离子的价电子数，始终以中性原子的价电子数为基准：每带一个负电荷就加1个电子，每带一个正电荷就减1个电子。
2. 离子电荷预测与八隅体规则 ★★☆☆☆ ⏱ 2 min
金属（位于元素周期表中类金属阶梯线左侧）电离能低，因此会失去所有价电子形成带正电的阳离子。对于主族金属，最稳定阳离子的电荷等于族数：1A族为+1，2A族为+2，3A族为+3。非金属（位于阶梯线右侧）得到电子填满价壳层，形成带负电的阴离子。主族最稳定阴离子的电荷为$-(8 - \text{族数})$：7A族为-1，6A族为-2，5A族为-3。过渡金属是例外：它们可以形成多种不同电荷的稳定阳离子，因此不能仅通过族数预测其电荷。
Exam tip: 当题目要求写出最稳定离子时，对于主族元素始终默认遵循八隅体规则预测；除非题目明确要求，否则不要给出中性离子或非标准电荷。
3. 中性离子化合物的化学式书写 ★★☆☆☆ ⏱ 3 min
所有稳定的离子化合物都是电中性的，即阳离子的总正电荷等于阴离子的总负电荷，净电荷为零。交叉法是得到正确化学式的简单方法：
- 先写出阳离子，再写出阴离子，标出各自正确的电荷。
- 阳离子电荷的绝对值作为阴离子的下标，阴离子电荷的绝对值作为阳离子的下标。
- 将下标除以最大公因数，化简为最简整数比。
- 如果多原子离子的下标大于1，将其用括号括起来，表示下标适用于整个离子。
Exam tip: 交叉法得到下标后一定要检查是否有公因数；例如$\text{Ca}_2\text{O}_2$必须化简为$\text{CaO}$，这才是氧化钙的正确化学式。
4. 基于库仑定律的晶格能变化趋势 ★★★☆☆ ⏱ 3 min
根据库仑定律，两个带电粒子之间静电力的大小正比于：
E \propto \frac{q_1 q_2}{r}
其中$q_1$和$q_2$是两个离子的电荷，$r$是离子间距（两个离子半径之和）。由此得到两个关键趋势：(1) 晶格能随离子电荷乘积的增大而增大；(2) 电荷乘积相同时，晶格能随离子间距的减小而增大。电荷乘积对晶格能的影响远大于半径，因此始终先比较电荷。
Exam tip: 在自由问答题中，你必须明确引用库仑定律，先比较电荷、再比较半径，才能拿到完整的解释分；只说“键更强”这种模糊表述是不够的。
5. AP风格概念检测 ★★★☆☆ ⏱ 3 min
Common Pitfalls
Why: 学生混淆了“稀有气体核外总电子”和AP化学中“价电子是最高$n$层电子”的定义
Why: 学生被电子转移示意图误导，示意图中会先画出非金属得电子，因此弄混了顺序
Why: 学生没有认识到下标适用于整个多原子离子，而不只是最后一个原子
Why: 学生用完交叉法就停止了，没有检查公因数
Why: 学生优先考虑尺寸而不是电荷，但电荷对静电力的影响大得多
Why: 学生将主族的电荷规则推广到所有元素