甲烷与氯气在光照条件下可以发生逐步取代反应，生成一系列氯代甲烷和氯化氢（HCl）的混合物。反应过程如下：
第一步反应
甲烷（CH₄）与氯气（Cl₂）在光照条件下反应，生成一氯甲烷（CH₃Cl）和氯化氢（HCl）。
第二步反应
一氯甲烷（CH₃Cl）与氯气（Cl₂）在光照条件下反应，生成二氯甲烷（CH₂Cl₂）和氯化氢（HCl）。
第三步反应
二氯甲烷（CH₂Cl₂）与氯气（Cl₂）在光照条件下反应，生成三氯甲烷（CHCl₃）和氯化氢（HCl）。
第四步反应
三氯甲烷（CHCl₃）与氯气（Cl₂）在光照条件下反应，生成四氯甲烷（CCl₄）和氯化氢（HCl）。
总结反应方程式如下：
\[ CH_4 + Cl_2 \rightarrow CH_3Cl + HCl \]
\[ CH_3Cl + Cl_2 \rightarrow CH_2Cl_2 + HCl \]
\[ CH_2Cl_2 + Cl_2 \rightarrow CHCl_3 + HCl \]
\[ CHCl_3 + Cl_2 \rightarrow CCl_4 + HCl \]
反应现象
反应过程中，可以看到试管内氯气的黄绿色气体逐渐变淡，并有白雾生成。
试管内壁上有油状液滴生成，试管中液面上升。
生成的氯化氢极易溶于水，导致食盐水中白色晶体（氯化钠）析出。
注意事项
反应是放热反应，若配比不当或温度控制不佳，可能引发爆炸。
为使反应顺利进行，通常使用大量过量的甲烷在反应系统中循环，以移走反应热。
通过调节甲烷与氯气的分子比，可以优化各氯化物的产率。
这些反应在有机化学中非常重要，广泛应用于合成其他卤代烃和氯代物的制备。
