氯气和水反应是可逆反应，而且反应的方向性和体系的酸碱度有密切的关系，在碱性条件下，反应向正反应方向移动，这是由于OH-离子的中和作用。而在酸性条件下，反应方向是逆向移动。在中性条件，Cl2和H2O的作用关系实际上是比较复杂的，既有Cl2的水合作用也有Cl2的水解作用，这个作用和温度有一定的关系，在低温条件，Cl2的水合作用为主，我们可以从氯水的低温饱和溶液冷冻，可以得到它的水合物的晶体Cl2·nH2O。而水解作用的产物和温度有关，在低温下，主要是HClO和盐酸，而在高温和碱性条件，则主要产物是ClO3-和Cl-。