A、由质量守恒定律可知，化学反应前后原子的数量一定相等，正确；
B、由质量守恒定律可知，参加化学反应的各物质质量总和与反应后生成的各物质质量总和一定相，正确；
C、在稀释溶液时，溶质的质量不发生变化，溶液稀释前后溶质的质量一定相等，正确；
D、在化学反应中分子可以再分，化学反应前后分子总数不一定相等，错误．
故选D．

点评：
本题考点： 质量守恒定律及其应用；用水稀释改变浓度的方法．

考点点评： 根据质量守恒定律，分子的特性和溶液稀释中溶液稀释前后溶质的质量一定相等，来分别判断即可．