D
分析:既是矩形又是菱形的四边形是正方形;有一个角是直角,且有一组邻边相等的四边形是正方形;有一组邻边相等的矩形是正方形;对角线互相垂直相等且平分的四边形是正方形.
解答:

解:A、既是矩形又是菱形的四边形是正方形,故本选项正确.
B、有一个角是直角,且有一组邻边相等的四边形是正方形,故本选项正确.
C、有一组邻边相等的矩形是正方形,故本选项正确.
D、对角线互相垂直相等且平分的四边形是正方形.如果对角线垂直且相等,可能是如右图这种图形,故本选项错误.
故选D.
点评:本题考查正方形的判定定理,关键熟记这行判定定理,从而可选出正确的选项.