A、叶绿体中的色素分布在叶绿体的类囊体膜上，A错误；

B、④是ATP，ATP形成与光反应阶段，场所是叶绿体的类囊体膜上，B错误；

C、三碳化合物被还原氢还原形有机物，不是被氧化形成有机物，C错误；

D、分析题图可知，光反应阶段，水分解形成了②和还原氢，因此②是氧气，D正确；

故选D。