A、Cr³⁺的价电子排布式为3d³，d轨道不是半充满状态，故A错误；
B、Cu⁺的价电子排布式为3d¹⁰，d轨道处于全满状态，故B错误；
C、Co³⁺的价电子排布式为3d⁶，d轨道不是半充满状态，故C错误；
D、Fe³⁺的价电子排布式为3d⁵，d轨道达半充满状态，故D正确；
故选D．