答案：D

题目分析：A、甲烷和乙烷互为同系物，错误；B、二氧化碳和干冰是同一物质，错误；C、石墨和金刚石互为同素异形体，错误；D、正丁烷和异丁烷二者结构不同，分子式均为C₄H₁₀，二者互为同分异构体，正确。