A．由同种元素组成的物质可能是单质、纯净物、混合物，如同素异形体氧气和臭氧混合，是由同种元素组成的混合物，所以由同种元素组成的物质不一定是纯净物，故A错误；

　　B．分子组成相同的物质不一定是同种物质，如C2H5COOH与CH3COOCH3的分子式相同结构不同，所以它们是同分异构体，但不是同种物质，故B错误；

　　C．氧气和臭氧的混合物是由同一种元素氧元素混合而成，所以混合物不一定是指含有两种或两种以上不同原子的物质，故C错误；

　　D．组成和结构决定性质，组成和结构都相同的分子，说明是同种分子，是同一分子，所以组成和结构都相同的分子组成的物质是纯净物，故D正确；

　　故选D．