甲烷与氯气在光照条件下可以发生一系列取代反应，生成一系列氯代甲烷和氯化氢。具体的反应方程式如下：
1. $CH_4 + Cl_2 \rightarrow CH_3Cl + HCl$
2. $CH_3Cl + Cl_2 \rightarrow CH_2Cl_2 + HCl$
3. $CH_2Cl_2 + Cl_2 \rightarrow CHCl_3 + HCl$
4. $CHCl_3 + Cl_2 \rightarrow CCl_4 + HCl$
这些反应均为取代反应，其中甲烷的氢原子逐步被氯原子取代，生成不同碳链长度的氯代甲烷（一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳）和氯化氢气体。
反应过程中，甲烷和氯气在光照的催化下，首先生成一氯甲烷和氯化氢，然后一氯甲烷与氯气反应生成二氯甲烷和氯化氢，接着二氯甲烷与氯气反应生成三氯甲烷和氯化氢，最后三氯甲烷与氯气反应生成四氯化碳和氯化氢。这些反应是逐步进行的，并且四种生成物会混合存在。
需要注意的是，甲烷与氯气的反应是一个逐步取代的过程，每个步骤的反应速率可能不同，导致不同氯代甲烷的生成速率也有所不同。此外，生成的氯化氢气体极易溶于水，因此在实验中可以看到试管内壁上有油状液滴生成，同时食盐水中会有白色晶体（氯化氢）析出。
甲烷与氯气的反应还可以在燃烧条件下进行，生成二氧化碳和水，这是一个氧化反应。在隔绝空气并加热至1000℃的条件下，甲烷分解生成炭黑和氢气。
总结来说，甲烷与氯气的反应主要包括光照条件下的取代反应和燃烧条件下的氧化反应。取代反应生成了多种氯代甲烷和氯化氢，而燃烧反应则生成二氧化碳和水。