A、四氧化三铁与二氧化锰加入蒸馏水后，两种黑色固体都不会溶解，现象相同，不能鉴别，故A错误；
B、取样品，滴入酚酞后，氯化钠溶液与稀硫酸两种溶液都不能使酚酞变色，现象相同，不能鉴别，故B错误；
C、稀烧碱溶液与石灰水中分别滴入石蕊试液，两种样品都能使石蕊变蓝色，现象相同，不能鉴别，故C错误；
D、氯化铵与氯化钠中分别加入烧碱，有刺激性气味的气体产生的是氯化铵，没有明显现象的是氯化钠，现象不同，可以鉴别，故D正确．
故选：D．
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