A、CuSO4溶液呈现蓝色．CuSO4溶液与NaOH溶液反应生成蓝色的Cu（OH）2沉淀，与BaCl2溶液反应生成白色的BaSO4沉淀，与NaCl溶液不反应．故能将其鉴别开来．故A不符合题意；
B、Na2CO3溶液与稀HCl反应产生CO2气体，与BaCl2溶液反应产生BaCO3沉淀，与Na2SO4不发生反应．故能将其鉴别开来．故B不符合题意；
C、酚酞遇到NaOH溶液、Na2CO3溶液均变红色，遇到CaCl2溶液不变色．CaCl2溶液与Na2CO3溶液反应生成沉淀，与NaOH溶液不反应，故能将其鉴别开来．故C不符合题意；
D、Na2CO3与稀H2SO4和稀HCl反应后，均产生CO2气体，故无法将它们鉴别开来．故D符合题意；
故选D．
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