A、Na2SO4、K2SO4溶液无色,说明SO42-不显色,所以该选项能证明CuSO4溶液显蓝色不是由SO42-离子造成的,此项不合题意;
B、CuCl2、Cu(NO3)2溶液中无SO42-,而有Cu2+,溶液颜色呈蓝色,说明Cu2+显蓝色,所以该选项能证明CuSO4溶液显蓝色不是由SO42-离子造成的,此项不合题意;
C、CuSO4溶液与NaOH溶液混合后生成Cu(0H)2沉淀和Na2SO4溶液,此时溶液中无Cu2+,而有SO42-,振荡后静置,溶液颜色消失,说明SO42-不显色,所以该选项能证明CuSO4溶液显蓝色不是由SO42-离子造成的,此项不合题意;
D、加水稀释CuSO4溶液后,溶液中仍既有Cu2+又有SO42-,所以颜色变浅并不知是哪个离子引起的,故该选项对证明CuSO4溶液显蓝色不是由SO42-离子造成的无意义,此项符合题意;
故选:D.