A、氢气用于充灌探空气球，是利用了氢气密度小的性质，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、金刚石用于刻画玻璃，是利用了金刚石硬度大的性质，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．

C、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．

D、稀硫酸用于金属除锈，是利用了稀硫酸能与铁锈的主要成分氧化铁反应的性质，需要发生化学变化才能表现出来，是利用了其化学性质，故选项正确．

故选D．