氧气和空气都是无色无味的气体，所以闻气味和观察颜色都不能鉴别氧气和空气，故AC都不符合题意；氧气不易溶于水，空气的主要成分是氮气和氧气，氮气难溶于水，所以将集气瓶倒扣水中，都没有明显现象，故B不符合题意；氧气能使燃着的木条燃烧更旺，燃着的木条在空气中继续燃烧，所以燃着的木条能鉴别氧气和空气，故选D。
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