A．石油分馏，其原理是利用石油各成分沸点不同而进行分离，可以分离出汽油、煤油等各种产品，属于物理变化，需测沸点，用温度计测蒸气的温度，所以温度计的下端应在蒸馏烧瓶的支管口的正中央，故A错误；

B．由苯制硝基苯，须在50℃-60℃条件下进行，故需用水浴加热，所以，温度计应悬于水中，故B错误；

C．由苯制溴苯，溴与苯发生取代反应生成溴苯与溴化氢，无需使用温度计，故C错误；

D．实验室利用浓硫酸的脱水性，以乙醇为原料制取乙烯（C₂H₄），反应的化学方程式为：CH₃CH₂OH

浓硫酸170℃

C₂H₄↑+H₂O，从反应方程式的条件看出，需使用温度计，且需将温度计插入反应混合液中，故D正确；

故选D．