A、根据三种气体在水中的现象进行分析;
B、根据空气和氧气在石灰水中的现象进行分析;
C、根据氧气和空气都不会与水反应进行分析;
D、根据燃着木条在三种气体中的现象进行分析.
【解析】
A、二氧化碳会与水生成碳酸,但是也没有现象,氧气和空气都不会与水反应,不能鉴别,故A错误;
B、根据氧气和空气都不会使石灰水变浑浊,不能鉴别,故B错误;
C、氧气和水都不会与水反应,生成物不能使紫色石蕊变色,不能鉴别,故C错误;
D、燃着木条在空气中现象不变,在氧气中燃烧更旺,在二氧化碳中熄灭,现象不同,可以鉴别,故D正确.
故选D.