A、稀有气体元素的原子最外层电子数为8（氦是2），但最外层电子数为8的粒子不一定是稀有气体元素的原子，如钠离子、氯离子等；

B、质子总数和核外电子总数都相同的粒子，不一定一定是同种粒子，如水分子和钠离子等；

C、氯原子和氯离子质子数相同故属于同种元素，电子层数都是3；

D、镁离子与氧离子的核外电子层结构相同，都是有两个电子层，且第一层是2个电子，第二层是8个电子；

故选C