B、由上圖知，氯的原子序數是17，根據原子序數=核內質子數，所以氯原子的核內質子數是17，說法正確，故B不合題意；
C、由上圖知，氯的相對原子質量是35.45，說法正確，故C不合題意；
D、由氯的原子結構示意圖可知，原子核外有3個電子層，最外層有7個電子，不是2個電子層，說法錯誤，故D符合題意．
故選D．