答案：D

分析：根据化合反应，两种或两种以上物质反应后生成一种物质的反应，其特点可总结为“多变一”；

分解反应，一种物质反应后生成两种或两种以上的物质，其特点可总结为“一变多”进行分析．

解：A、两种物质铝和氧气反应后生成一种物质氧化铝，属于“多变一”的化合反应，故A错误；

B、两种物质氮气和氢气反应后生成一种物质水，属于“多变一”的化合反应，故B错误；

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C错误；

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D正确；

故选D．

点评：在解此类题时，要抓住两种反应的特点，根据反应前后物质种类数“多变一”还是“一变多”对所以发生的反应进行类型判断．