氯气是一种有毒物质，对人体有强烈的刺激性，吸入少量氯气会刺激鼻腔和喉头粘膜，并引起胸痛和咳嗽；吸入较多氯气会窒息致死。
把氯气加入水中，会发生以下反应：
Cl2+ H2O = HCl + HClO
然而，虽然氯气已完全反应，却有其他物质生成。次氯酸（HClO）具有强氧化性，因此具有很强的杀菌消毒能力，是常用的消毒剂。次氯酸是一种弱酸，很不稳定，在光照条件下易发生以下反应：
2HClO = 2HCl + O2↑
如此，水中有可能含有的杂质就只剩HCl了。 氯化氢的水溶液叫氢氯酸，俗称盐酸，是一种强酸，具有强的氧化性及腐蚀性。
由以上的方程式，根据氯原子守恒，可知一定物质的量的氯气与水反应后最终生成的氯化氢的物质的量是原来氯气的两倍。由于在生产水的过程中使用的氯气的量很少，产生的氯化氢的量也很少。根据生理卫生常识，我们知道人体的胃液含有少量盐酸，故可认为微量的氯化氢并不影响人体健康，几乎可以忽略不计。此外，氯化氢是易挥发气体，基于这一性质可推知煮沸了的水几乎不含氯化氢。
消毒过程中氯气用量很小（一般在1L水中仅通入约0.005g氯气），可以说只要出厂的自来水符合正常的国家标准，在自来水中的投入的氯气会完全与水反应生成其他物质，故可认为出厂的水中不含Cl2。所说的"使城市水管末梢保持一定余氯量"，实际上应是指氯元素，而不是氯气。
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