A、由一种元素组成的物质可能是混合物，例如氧气和臭氧的混合物，都由氧元素组成，属于混合物，故A错；

B、由一种元素组成的物质可能是纯净物，例如氧气是由氧元素组成，属于纯净物，故B错；

C、化合物是由不同元素组成的纯净物，最少由两种元素组成，所以只含有一种元素，则该气体不可能是化合物，故C正确；

D、单质是由一种元素组成的纯净物，由一种元素组成的物质可能是单质，例如铁是由铁元素组成，属于单质，故D错．

故选C．