因为元素的化学性质与原子的最外层电子数关系密切，故决定元素化学性质的是最外层电子数；由钙原子的结构示意图可知，钙原子的最外层电子数为2．由常见元素的最外层电子数可知，氢原子最外层电子数为1；氦原子最外层电子数为2，但氦原子属于稀有气体元素的原子，化学性质稳定；镁原子最外层电子数为2；钙离子是钙原子失去两个电子得到的，最外层电子数为8；故镁原子的化学性质与钙原子的化学性质最相似．

故选C．