A、氮气是由氮元素组成的纯净物，属于单质；蒸馏水是由氢氧两种元素组成的纯净物，属于化合物，故A错误．

B、空气中含有氮气、氧气等多种物质，属于混合物；稀盐酸是氯化氢气体的水溶液，属于混合物，故B错误．

C、氢气是由氢元素组成的纯净物，属于单质；大理石的主要成分是碳酸钙，还含有其它杂质，属于混合物，故C正确．

D、二氧化碳是由碳氧两种元素组成的纯净物，属于化合物；空气中含有氮气、氧气等多种物质，属于混合物，故D错误．

故选C．