A、因CO中C、O元素的质量比为12：16=3：4，CO₂中C、O元素的质量比为12：（16×2）=3：8，3：8＜1：2＜3：4，则该气体一定不是纯净物，故A正确；
B、该气体可能为CO、CO₂的混合物，也可能为CO、O₂的混合物，或三种气体都有，故B错误；
C、该气体为满足碳、氧元素质量比为1：2，可能存在三种组合，故C错误；
D、若为CO、CO₂、O₂的混合物，为CO、CO₂的混合物，为CO、O₂的混合物都能符合碳、氧元素质量比为1：2，即该气体最多可能的组合有3种，故D正确；
故选AD．