A、洁净的空气中含有氮气、氧气、二氧化碳等物质，属于混合物，故A错误；

B、不锈钢是铁与碳等其他物质形成的合金，属于混合物，故B错误；

C、石油中能分离出汽油、柴油、煤油、润滑油等物质，属于混合物，故C错误；

D、冰水混合物就是由水分子一种分子构成，属于纯净物，故D正确．

故选项为：D．