由两种气体组成的混合气体M通过灼热的氧化铜后，氧化铜由黑色变为亮红色，剩余气体依次通过白色的无水硫酸铜和澄清的石灰水后，

氧化铜由黑色变成红色，说明了混合气中存在还原性气体一氧化碳或氢气，无水硫酸铜变蓝说明了有水蒸气存在，可以推出原混合气中有氢气或水蒸气，
澄清石灰水变浑浊说明了原混合气体中有二氧化碳或一氧化碳存在，
A、如果是氢气、一氧化碳和二氧化碳的混合气，本题中的现象也是满足的，故A错误，
B、如果是氢气和一氧化碳的混合气，本题中的现象也满足，故B错误，
C、水蒸气和二氧化碳存在，后面的现象满足，但是不会使黑色的氧化铜变成红色，故C错误，
D、一氧化碳和氢气存在前后的现象都满足，但是混合气中也可能存在二氧化碳，故D正确．
故选D．