【甲烷与氯气在光照下反应的化学方程式】甲烷（CH₄）是一种常见的烷烃，而氯气（Cl₂）是一种典型的卤素。当甲烷与氯气在光照条件下发生反应时，会生成多种氯代甲烷和氯化氢（HCl）。该反应属于典型的自由基取代反应，是有机化学中重要的实验之一。
该反应的化学方程式可以表示为：
CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl
但需要注意的是，这个反应并非一步完成，而是分阶段进行的，随着反应的继续，可能会生成更多的氯代产物，如CH₂Cl₂、CHCl₃和CCl₄等。
甲烷与氯气在光照下反应的总结
| 反应阶段 | 反应物 | 生成物 | 化学方程式 | 反应类型 |
| 第一步 | CH₄、Cl₂ | CH₃Cl、HCl | CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl | 自由基取代反应 |
| 第二步 | CH₃Cl、Cl₂ | CH₂Cl₂、HCl | CH₃Cl + Cl₂ → CH₂Cl₂ + HCl | 自由基取代反应 |
| 第三步 | CH₂Cl₂、Cl₂ | CHCl₃、HCl | CH₂Cl₂ + Cl₂ → CHCl₃ + HCl | 自由基取代反应 |
| 第四步 | CHCl₃、Cl₂ | CCl₄、HCl | CHCl₃ + Cl₂ → CCl₄ + HCl | 自由基取代反应 |
反应特点说明：
1. 光照条件：该反应必须在光照（尤其是紫外光）下才能发生，因为光能提供引发自由基反应所需的能量。
2. 自由基机制：反应过程涉及三个主要步骤——链引发、链增长和链终止，其中链引发需要光能激发Cl₂分子产生氯自由基。
3. 产物多样性：由于每个氯原子可以取代甲烷中的一个氢原子，因此反应最终会生成多种氯代甲烷混合物。
4. 副产物：每一步反应都会生成HCl，这是反应的常见副产物。
总结：
甲烷与氯气在光照下的反应是一个典型的自由基取代反应，生成一系列氯代甲烷及HCl。虽然初始反应式为CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl，但实际上反应会逐步进行，生成更高级的氯代产物。这种反应在工业上具有重要意义，常用于合成多种有机氯化合物。
