A、把紫色的洋葱鳞片叶外表皮细胞置于浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液中，由于原生质层比细胞壁的伸缩性大，当细胞不断失水时，液泡逐渐缩小，原生质层就会与细胞壁逐渐分离开来，既发生了质壁分离，A错误；
B、由于原生质层具有选择透过性，则细胞液中的溶质不会出细胞，B错误；
C、细胞壁由纤维素和果胶构成，属于全透性膜，则把紫色的洋葱鳞片叶外表皮细胞置于浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液中，原生质层和细胞壁之间充满浓度小于0.3g/mL的蔗糖溶液，C正确；
D、细胞壁是全透性的，则水分子和蔗糖分子都会进入原生质层和细胞壁之间，D错误．
故选：C．