A、大理石的主要成分是碳酸钙，碳酸钙约占50%，它是混合物，故选项错误；
B、空气中有氧气、氮气等气体组成，是混合物，故选项错误；
C、粗盐的主要成分是氯化钠，还含有氯化钙、氯化镁、泥沙等物质，属于混合物，故选项错误；
D、蒸馏水中只含有水一种物质，属于纯净物．故选项正确；
故选D．