A、氧气和空气都是无色的气体；所以“通过观察颜色”这种方法无法鉴别它们；故本选项错误；

B、氧气和空气都是无味的气体；所以“闻气味”这种方法无法鉴别它们；故本选项错误；

C、氧气能使带火星的木条复燃，空气能使带火星的木条熄灭；所以此方法能将它们鉴别开来；故本选项正确；

D、氧气和空气均不能使澄清的石灰水变浑浊；所以此方法不能将它们鉴别开来；故本选项错误；

故选C．