A、黑火药是硝酸钾、木炭粉和硫磺粉混合而制成的，硝酸钾中氧元素是以化合态形式存在的，但没有游离态，故A错；

B、碳酸氢铵分解的产物是氨气、水、二氧化碳，氧元素是以化合态形式存在的，但没有游离态，故B错；

C、蒸馏水氧元素是以化合态形式存在的，但没有游离态，故C错；

D、高锰酸钾分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，锰酸钾、二氧化锰中氧元素是以化合态形式存在的，氧气中氧元素是以游离态存在的，故D正确．

故选D．