因反应后得到的固体物质是纯净的CaO，
由高温煅烧过程中钙元素的质量不发生变化，
则CaO中钙元素的质量就是原混合物中钙元素的质量，
CaO中钙元素的质量为84×

40

40+16

×100%=60g，
又氧化钙和碳酸钙的固体混合物质量为120g，
则原固体混合物中钙元素的质量分数是

60g

120g

×100%=50%，
故选D．