氯气在水中溶解，大部分是因为它与水反应，生成盐酸与次氯酸，根据化学平衡原理，由于饱和食盐水中的氯离子过多，反应进行的程度很小，氯气的溶解量就会很小。
原因是由于同离子效应。
原理：氯气溶于水时产生氯离子，而饱和食盐水中的氯离子已处于饱和状态，不能再溶解氯离子，氯气也不能溶于水，而且在制氯气反应过程中生成的氯气中会混有氯化氢，通入饱和食盐水是由于其中有氯离子会抑制氯气的溶解，氯化氢的溶解度为500比1，极易溶于水且不受抑制，能除去氯化氢杂质，所以氯气可以用排饱和食盐水的方法收集。
涉及一个化学反应：氯气和水产生可逆反应生成盐酸和氯化氢。
在饱和食盐水中有大量的氯离子，使得氯气的溶解平衡逆向移动，使得氯气的溶解度降低，所以氯气在饱和食盐水的溶解度小于在纯水中的溶解度。