A、镁与稀盐酸反应，放出大量的热，属于放热反应，故选项错误
B、天然气在空气中燃烧，放出大量的热，属于放热反应，故选项错误
C、生石灰与水反应，放出大量的热，属于放热反应，故选项错误
D、碳与二氧化碳反应，发生过程中需要吸收热量，属于吸热反应，故选项正确
故选D
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