在25℃，一大氣壓的情況下，下列何者的比重（specific gravity）最輕？

本題觀念

在相同溫度與壓力下，比重可以用氣體密度的相對大小來比較。理想氣體方程式可整理為 ρ = MP/RT；當溫度 T 與壓力 P 固定時，密度 ρ 與莫耳重量 M 成正比，所以莫耳重量越小的氣體，單位體積的重量越小，比重也越輕。這題的 25℃、一大氣壓是重要條件，因為它讓四個選項能在同一基準下比較。氦氣的原子量約 4.00，遠低於氮氣、空氣與氧氣，因此不必被氣體名稱或臨床常見程度混淆。

選項分析

• A 氦氣：正確。 氦氣是單原子氣體，莫耳重量約 4.00 g/mol。在 25℃、1 atm 時，密度約 0.16 g/L，是四個選項中最低者，因此比重最輕。
• B 空氣：不正確。 乾燥空氣是多種氣體的混合物，平均莫耳重量約 28.97 g/mol，密度約 1.20 g/L。它雖比氧氣略輕，但仍比氦氣重很多。
• C 氧氣：不正確。 氧氣以 O₂ 存在，莫耳重量約 32.00 g/mol，在相同溫度與壓力下密度約 1.31 g/L，高於氦氣。
• D 氮氣：不正確。 氮氣以 N₂ 存在，莫耳重量約 28.01 g/mol，密度約 1.14 g/L，雖略低於空氣，仍遠高於氦氣。

答案解析

本題採 A 氦氣。判斷順序是先確認所有氣體的溫度與壓力相同，再使用「密度與莫耳重量成正比」的關係。四者的莫耳重量約為：氦氣 4.

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