A、在变化中，原子的中子数不发生变化，故不能决定元素的化学性质，故A错误；B、核外电子总数的变化是由最外层电子数的变化引起的，故核外电子总数不能决定元素的化学性质，故B错误；C、在化学变化中，质子数不发生变化，故质子数不能决定元素的化学性质，故C错误；D、因在化学变化中，一般是最外层电子数失去或得到电子，从而体现了元素的性质，即最外层电子数决定元素的化学性质，故D正确．故选：D．
