解题思路：如气体的密度比空气小，那么在相同条件下该气球放在密度比空气小的气体中就会下沉，从同温同压下，气体的密度与它的摩尔质量成正比的角度分析．
一只气球若放在空气（空气平均摩尔质量为29g/mol）中可静止不动，在相同条件下该气球放在密度比空气小的气体中就会下沉，则
A．氧气的摩尔质量为32g/mol，大于空气，则密度比空气大，该气球放在氧气中上升，故A错误；
B．氯气的摩尔质量为71g/mol，大于空气，则密度比空气大，该气球放在氧气中上升，故B错误；
C．二氧化碳的摩尔质量为44g/mol，大于空气，则密度比空气大，该气球放在氧气中上升，故C错误；
D．甲烷的摩尔质量为16g/mol，小于空气，则密度比空气小，该气球放在氧气中下沉，故D正确．
故选D．
点评：
本题考点： 阿伏加德罗定律及推论．
考点点评： 本题考查阿伏加德罗定律及推论，题目难度较小，注意把握题意，特别是密度与摩尔质量的关系．