A、两种物质铁和氧气反应后生成一种物质四氧化三铁，属于“多变一”的化合反应．故不选
B、两种物质氢气和氮气反应后生成氨气，属于“多变一”的化合反应．故不选；
C、一种物质水反应后生成两种物质氧气和氢气，属于“一变多”的分解反应．故不选；
D、两种物质甲烷和氧气反应生成两种物质二氧化碳和水，既不是“多变一”的分解也不是“一变多”的化合．故选；
故选D
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