A、蔗糖不是由炭黑和水组成的，该选项说法不正确；
B、蔗糖属于纯净物，而炭黑和水组成的物质属于混合物，该选项说法不正确；
C、蔗糖分子是由碳原子、氢原子和氧原子构成的，不能说蔗糖分子由碳元素构成，该选项说法不正确；
D、加热蔗糖产生炭黑和水，说明蔗糖是由碳元素、氢元素和氧元素组成的，该选项说法正确．
故选：D．