A、新鲜空气中含有氮气、氧气、二氧化碳等，属于混合物，故A错；

B、矿泉水中含有水、多种矿物质属于混合物，故B错；

C、五氧化二磷只有一种物质，属于纯净物，故C正确；

D、优质燃煤中含有碳、硫等物质属于混合物，故D错．

故选C．