氦气和氮气被封闭在两个容积不同的容器内,两种气体压强和温度均相同,设两种气体可视为理想气体,则()A. 单位体积内气体的内能相等B. 单位体积内气体的质量相等C. 单位体积内的分子数相等D. 单位体积内气体分子的动能相等

本题考查理想气体状态方程及气体性质的理解。关键点在于利用压强、温度相同的条件，结合理想气体状态方程$PV = nRT$，推导出单位体积内的分子数相等。同时需区分不同气体的内能、质量等差异，明确温度与分子平均动能的关系。

选项分析

选项C：单位体积内的分子数相等

根据理想气体状态方程$PV = nRT$，变形得$\frac{n}{V} = \frac{P}{RT}$。由于压强$P$和温度$T$相同，$\frac{n}{V}$相等，即单位体积内的物质的量相同。分子数密度为$\frac{n}{V} \cdot N_A$（$N_A$为阿伏伽德罗常数），因此单位体积内的分子数相等，选项C正确。

选项A：单位体积内气体的内能相等

氦气（单原子分子）的内能为$\frac{3}{2}nRT$，氮气（双原子分子）的内能为$\frac{5}{2}nRT$。单位体积内内能为$\frac{\text{内能}}{V} = \frac{3}{2} \cdot \frac{nRT}{V}$或$\frac{5}{2} \cdot \frac{nRT}{V}$，因气体种类不同，结果不同，选项A错误。

选项B：单位体积内气体的质量相等

质量$m = nM$（$M$为摩尔质量），单位体积质量为$\frac{m}{V} = \frac{n}{V} \cdot M$。氦气（$M=4\ \text{g/mol}$）与氮气（$M=28\ \text{g/mol}$）的$\frac{n}{V}$相同，但$M$不同，故$\frac{m}{V}$不同，选项B错误。

选项D：单位体积内气体分子的动能相等

温度相同，分子平均平动动能相等，但氦气（单原子）仅有平动动能，而氮气（双原子）包含平动和转动动能。单位体积总动能为分子数密度乘以单个分子总动能，因总动能不同，选项D错误。