答案：D

分析：几何图形镶嵌成平面的关键是：围绕一点拼在一起的多边形的内角加在一起恰好组成一个周角．360°为正多边形一个内角的整数倍才能单独镶嵌，因此，求出各多边形的内角即可作出判断：

A、正三角形的一个内角度数为180÷3=60°，是360°的约数，能镶嵌平面，不符合题意；

B、正六边形的一个内角度数为，是360°的约数，能镶嵌平面，不符合题意；

C、正方形的一个内角度数为90°，是360°的约数，能镶嵌平面，不符合题意；

D、正五边形的一个内角度数为，不是360°的约数，不能镶嵌平面，符合题意。

故选D。