解题思路：A、根据单质的化合价为零进行分析；
B、根据原子的表示方法：用元素符号来表示一个原子，表示多个该原子，就在其元素符号前加上相应的数字进行分析；
C、根据铁的化合价有+2，+3价进行分析；
D、根据离子的表示方法：在表示该离子的元素符号右上角，标出该离子所带的正负电荷数，数字在前，正负符号在后，带1个电荷时，1要省略进行分析．
A、单质的化合价为零，氧气属于单质，所以O2中氧元素的化合价为0价，故A错误；
B、用元素符号来表示一个原子，表示多个该原子，就在其元素符号前加上相应的数字，所以2H表示2个氢原子，故B错误；
C、铁元素的化合价有+2，+3价，所以氯化铁的化学式为FeCl3，故C错误；
D、镁原子最外层有两个电子，在化学反应中容易失去电子，所以镁离子的符号为：Mg2+，故D正确．
故选：D．
点评：
本题考点： 化学符号及其周围数字的意义．
考点点评： 本题主要考查学生对化学用语的书写和理解能力，题目设计既包含对化学符号意义的了解，又考查了学生对化学符号的书写．