Hubungan utama antara sulfur dioksida dan asam sulfat adalah bahwa sulfur dioksida adalah prekursor dalam produksi industri asam sulfat. Ada dua proses industri untuk pembuatan asam sulfat, keduanya melibatkan oksidasi belerang dioksida menjadi belerang trioksida dan selanjutnya menggabungkan belerang trioksida dengan air untuk membentuk asam. Sulfur dioksida dan asam sulfat juga merupakan polutan yang serius. Mereka adalah kontributor utama hujan asam.
Sulfur dioksida (SO2) — gas beracun yang menyengat — terbentuk dari pembakaran belerang melalui reaksi S + O2 → SO2. Itu juga terbentuk dari pembakaran banyak zat yang mengandung belerang, seperti hidrogen sulfida dan berbagai senyawa belerang organik yang ditemukan dalam bahan bakar fosil. Pemanasan bijih dan mineral yang mengandung belerang — misalnya, pirit besi (FeS2) — adalah cara lain untuk menghasilkan gas: 3FeS2 + 8O2 → Fe3O4 + 6SO2. Produksi belerang dioksida dan asam sulfat merupakan salah satu sektor terpenting dalam industri kimia, dan merupakan bagian terbesar dari produksi belerang dunia.
Asam sulfat diproduksi pada awalnya dengan penyulingan besi II sulfat, atau “vitriol hijau,” dan kemudian, dengan memanaskan campuran sendawa (NaNO3) dan belerang bersama dengan uap. Pada abad ke-18, produksi industri asam sulfat menggunakan sulfur dioksida dimulai, menggunakan apa yang awalnya disebut proses ruang timbal. Sulfur dioksida dihasilkan oleh pembakaran belerang atau pemanasan pirit besi dan dioksidasi menjadi belerang trioksida (SO3) oleh nitrogen dioksida (NO2): SO2 + NO2 → SO3 + NO. Nitrogen dioksida untuk reaksi awalnya diproduksi oleh dekomposisi termal sendawa, tetapi kemudian disediakan oleh oksidasi amonia menggunakan katalis. Reaksi berlangsung di ruang berlapis timah di mana semprotan air diarahkan, melarutkan belerang trioksida untuk membentuk asam sulfat, yang terkumpul di bagian bawah ruang.
Metode pembuatan ruang timbal sekarang sebagian besar telah digantikan oleh proses kontak. Ini menghilangkan kebutuhan nitrogen dioksida dengan mereaksikan sulfur dioksida dengan udara untuk membentuk sulfur trioksida. Dalam keadaan normal, reaksi ini sangat lambat; namun, itu berlangsung dengan cepat bila katalis yang cocok digunakan. Platinum efektif untuk tujuan ini, tetapi proses kontak modern menggunakan vanadium pentoksida.
Sulfur dioksida dan asam sulfat, meskipun sangat penting bagi industri, juga merupakan polutan utama dan merupakan sumber terbesar hujan asam. Di udara, belerang dioksida secara perlahan teroksidasi menjadi belerang trioksida, yang bereaksi dengan uap air di atmosfer untuk membentuk asam sulfat encer. Ini dapat jatuh sebagai hujan asam, yang dapat merusak kehidupan tanaman dan bangunan batu, atau dapat bereaksi dengan polutan lain untuk membentuk partikel sulfat, yang dapat bertindak sebagai inti kondensasi dan mungkin berperan dalam pembentukan awan.