A、C2H6O可能是醇或醚，C4H10O可能是醇或醚，结构不一定相似，不一定为同系物，若都是醇或都是醚，互为同系物，若1个为醇、1个为醚，则不是同系物，故A错误；
B、C3H6O2可能是酸或酯，C4H8O2可能是酸或酯，结构不一定相似，不一定为同系物，若都是酸或都是酯，互为同系物，若1个为酸、1个为酯，则不是同系物，故B错误；
C、C3H4可能是炔烃或环烯烃，C4H6可能是炔烃或环烯烃，结构不一定相似，不一定为同系物，若都是炔烃或都是环烯烃，互为同系物，若1个为炔烃、1个为环烯烃，则不是同系物，故C错误；
D、C3H8和C5H12肯定都为烷烃，结构相似，互为同系物，故D正确；
故选：D．
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