A、等位基因随着同源染色体分离而分离，A正确；
B、染色单体分开时，姐妹染色单体上的复制而来的两个基因也随之分开，B正确；
C、非同源染色体自由组合，使非同源染色体上的非等位基因之间也发生自由组合，C错误；
D、非同源染色体数量越多，通过自由组合形成的非等位基因组合种类也越多，D正确．
故选：C．