氯氣和水反應是可逆反應，而且反應的方向性和體系的酸鹼度有密切的關係，在鹼性條件下，反應向正反應方向移動，這是由於OH-離子的中和作用。而在酸性條件下，反應方向是逆向移動。在中性條件，Cl2和H2O的作用關係實際上是比較複雜的，既有Cl2的水合作用也有Cl2的水解作用，這個作用和溫度有一定的關係，在低溫條件，Cl2的水合作用爲主，我們可以從氯水的低溫飽和溶液冷凍，可以得到它的水合物的晶體Cl2·nH2O。而水解作用的產物和溫度有關，在低溫下，主要是HClO和鹽酸，而在高溫和鹼性條件，則主要產物是ClO3-和Cl-。
