A．Na₂CO₃受热不分解，而NaHCO₃受热分解，可以鉴别，故A不选；
B．Na₂CO₃与CaCl₂溶液作用产生CaCO₃沉淀，而NaHCO₃则不与CaCl₂溶液反应，无沉淀产生，也可以鉴别，故B不选；
C．向Na₂CO₃中逐滴加入盐酸时，先无气体产生，当盐酸加入较多时，可产生气体，而向NaHCO₃中加入同浓度盐酸，则迅速产生气体，可以通过产生气体的快慢加以鉴别，故C不选；
D．Na₂CO₃和NaHCO₃均可与澄清石灰水反应产生沉淀，现象相同，无法鉴别，故D选．
故选D．