试题分析:
A、H2和D2都是由氢元素组成的单质,结构相同,为同一物质,故A错误;
B、H2O和D2O都是由氢氧元素组成的化合物,结构相同,为同一物质,故B错误;
C、16O和18O质子数相同为8,中子数不同分别为8、10,是氧元素不同核素,互为同位素,故C正确;
D、24Mg和24Na质子数不同,属于不同元素的原子,故D错误;
故选:C.
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