A、高锰酸钾加热生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，所以高锰酸钾加热分解后剩余的固体有两种物质，属于混合物，故A错；

B、洁净的雨水中含有水和溶解到水中的一些气体，还有其它可溶性杂质，属于混合物，故B错；

C、液态空气中含有液态氮、液态氧、液态二氧化碳等物质，所以属于混合物，故C错；

D、氧气由氧分子一种分子构成，属于纯净物，故D正确．

故选D．