A、洁净的空气中含有氮气、氧气、二氧化碳等多种物质，属于混合物；氧化镁中只含有氧化镁一种物质，属于纯净物，故A不符合题意；
B、生锈的铁钉中含有铁、铁锈等物质，属于混合物；高锰酸钾加热后的混合物中含有锰酸钾、二氧化锰等物质，属于混合物，故B不符合题意；
C、水冰混合后只含有水一种物质，属于纯净物；水泥砂浆中含有碳酸钙、水等多种物质，属于混合物，故C符合题意；
D、氯化钾只含有氯化钾一种物质，属于纯净物；液氧是氧气的液态，只含有氧气一种物质，属于纯净物，故D不符合题意．
故选C．
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