C
分析:根据合并同类项的法则,对各选项分析判断后利用排除法求解.合并同类项的法则:把同类项的系数相加,所得结果作为系数,字母和字母的指数不变.
解答:A、5x-2x=(5-2)x=3x,正确;
B、5ab-5ba=(5-5)ab=0,正确;
C、4x2y与5xy2不是同类项,不能合并,故本选项错误;
D、3x2+2x2=(3+2)x2=5x2,正确.
故选C.
点评:本题考查了合并同类项,合并同类项时要注意以“合并”是指同类项的系数的相加,并把得到的结果作为新的系数,要保持同类项的字母和字母的指数不变.