A、在化学变化中分子先分成原子，原子再重新组合成新的分子，所以化学变化中分子可以分，原子不能再分，故A错误；

B、对于密度比空气小的气体，一般可用向下排空气法收集该气体，但必须要求该气体不会与空气中的气体发生反应，故B错误；

C、金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质，所以两者化学性质一定相同，但物理性质不同，如金刚石是自然界中存在的最硬的物质，石墨是最软的矿物之一，导致其物理性质不同的原因是两者的碳原子排列方式不同，故C错误．

D、化合物中最少有两种元素组成，所以只含一种元素的物质一定不是化合物，故D正确；

故选D．