A．化学反应的最小微粒是原子，原子核不发生变化，故A错误；
B．原子数目不发生变化，故B错误；
C．化学反应遵循质量守恒定律，反应前后质量不变，故C错误；
D．化学反应中有新物质生成，一定伴随能量的变化，故D正确．
故选D．