下列各组物质互为同素异形体的是（）

同素异形体是指由同样的单一化学元素组成，但具有不同结构、不同性质的单质。根据定义，金刚石和石墨都是由碳元素组成的不同单质，因此它们互为同素异形体。而A项的甲烷和乙烷、B项的CO和CO2、C项的水和冰，都不是由同一元素组成的单质，因此不符合同素异形体的定义。所以正确答案是D。