A、大理石的主要成分是碳酸钙，属于混合物，故选项错误；

B、钢属于铁的合金，合金属于混合物，故选项错误；

C、水煤气是一氧化碳和氢气的混合物，故选项错误；

D、甲烷是一种物质，属于纯净物中的化合物，故选项正确；

故选D