答案：D

A、气体的质量很轻，用托盘天平是不易区分的，故不能鉴别，故A错；

B、二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，用澄清的石灰水只能鉴别出二氧化碳，氧气和空气无法鉴别，故B错；

C、氧气能使带火星的木条复燃，用带火星的木条只能鉴别出氧气，带火星的木条在空气中也有可能熄灭，故空气和二氧化碳不易鉴别，方法不是很好，故C错；

D、把燃着的木条分别伸入三个集气瓶中，若木条燃烧无明显变化，则是空气；若木条熄灭，则是二氧化碳；若木条燃烧更旺，则是氧气，故D正确．

故选D