甲烷和氯气在光照条件下可以发生反应，生成多种氯代甲烷和氯化氢，属于取代反应。具体反应过程和现象如下：
第一步：CH? + Cl? →（光照）→ CH?Cl + HCl
第二步：CH?Cl + Cl? →（光照）→ CH?Cl? + HCl
第三步：CH?Cl? + Cl? →（光照）→ CHCl? + HCl
第四步：CHCl? + Cl? →（光照）→ CCl? + HCl
每一步反应中，氯气分子中的氯原子逐步取代甲烷分子中的氢原子，每生成1mol氯代甲烷需消耗对应摩尔数的氯气（如生成1mol CH?Cl消耗1mol Cl?，生成1mol CCl?消耗4mol Cl?）。
气体颜色变化：氯气为黄绿色气体，随着反应进行，黄绿色逐渐变淡，表明氯气被消耗。
白雾生成：反应生成的氯化氢（HCl）极易溶于水，与空气中的水蒸气结合形成盐酸小液滴，产生白雾。
油状液滴：生成的二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳为不溶于水的油状液体，附着在试管内壁。
液面上升：气体减少导致试管内压强降低，液面上升。
晶体析出：氯化氢溶于水后增加氯离子浓度，使饱和食盐水中的氯化钠（NaCl）晶体析出。
反应条件
光照：反应需在光照条件下进行，通常使用漫射光（如日光灯）或紫外线照射，避免强光引发爆炸。
无水环境：若反应体系中有水，氯化氢会直接溶解于水，减少白雾现象，但不影响油状液滴和液面上升的观察。
反应特点
逐步取代：反应分步进行，产物为多种氯代甲烷的混合物，比例取决于反应条件（如光照强度、氯气浓度）。
链式反应：光照下氯气分子分解为氯自由基（Cl·），引发链式反应，自由基与甲烷分子碰撞完成取代过程。
总结：甲烷与氯气的反应是典型的自由基取代反应，通过光照提供能量引发链式反应，生成多种氯代甲烷和氯化氢。实验中可通过气体颜色变化、白雾、油状液滴等现象直观观察反应进程。
