A、干冰用作人工降雨，是利用了干冰升华时吸热的性质，不需要发生化学变化就能表现出来，是利用了其物理性质，故选项错误．

B、液氮用作冷冻剂，是利用了液氮蒸发时吸热的性质，不需要通过化学变化才表现出来，是利用了其物理性质，故选项错误．

C、稀有气体用于电光源，是利用了稀有气体在通电时能发出有色的光，不需要发生化学变化就能表现出来，是利用了其物理性质，故选项错误．

D、氧气用作助燃剂，是利用了氧气能支持燃烧的性质，需要发生化学变化就能表现出来，是利用了其化学性质，故选项正确．

故选D．