A、单原子分子中没有共价键，如稀有气体为单原子分子，分子中没有共价键，所以分子中不一定存在化学键，故A正确；
B、单键、双键和三键中均存在σ键，则分子中若有共价键，则一定存在σ键，故B正确；
C、H2O2分子O-H键为极性键，O-O键为非极性键，H2O2分子不是直线形分子，分子结构不对称，正负电荷的重心不重合，电荷分布不均匀，则为极性分子，故C错误；
D、碘是非极性分子易溶于非极性溶剂四氯化碳，甲烷属于非极性分子难溶于极性溶剂水，所以都可用相似相溶原理解释，故D正确．
故选C．
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