A、化合物是由不同种元素组成的纯净物，单质是由同种元素组成的纯净物，O2、N2都是由一种元素组成的单质，二氧化碳是化合物；故A不正确；B、化合物是由不同种元素组成的纯净物，单质是由同种元素组成的纯净物，N2是由一种元素组成的单质，一氧化碳、水都是化合物；故B不正确；C、化合物是由不同种元素组成的纯净物，单质是由同种元素组成的纯净物，O2是由一种元素组成的单质，二氧化碳、二氧化硫都是化合物；故C不正确；D、化合物是由不同种元素组成的纯净物，水、二氧化碳、甲烷都是化合物；故D正确．故选D．
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