解析：

【试题来源】
2013年天津《行测》真题
【解析】化学反应是指满足：1.“改变化学组成”；2.“性质和特征与原来不相同”。A选项石油合成聚乙烯，符合定义；B选项木炭燃烧后，化学组成发生了变化，性质和特征也与原来不同，符合定义；C选项通过发酵之后的葡萄化学组成发生改变，性质和特征也与原来不同，只有D选项自来水变成水蒸汽，化学组成没有发生变化，还是水分子不符合定义，因此正确答案为D。