Το θειικό οξύ και το υπεροξείδιο του υδρογόνου είναι από τις πιο ευρέως χρησιμοποιούμενες χημικές ουσίες, τόσο βιομηχανικά όσο και εργαστηριακά. Συνδέονται με διάφορους τρόπους. Δύο μέθοδοι παρασκευής υπεροξειδίου του υδρογόνου περιλαμβάνουν τη χρήση θειικού οξέος, αν και αυτές έχουν σε μεγάλο βαθμό αντικατασταθεί. Αρκετά γνωστά εργαστηριακά πειράματα και επιδείξεις που αποτελούν μέρος πολλών σχολικών προγραμμάτων απαιτούν αυτές τις δύο ενώσεις. Επιπλέον, η ανάμειξη θειικού οξέος και υπεροξειδίου του υδρογόνου παράγει ένα εξαιρετικά διαβρωτικό διάλυμα με ποικίλες χρήσεις στις βιομηχανίες ημιαγωγών, χαρτιού και εξόρυξης.
Το υπεροξείδιο του υδρογόνου παρήχθη αρχικά με οξίνιση του υπεροξειδίου του βαρίου με υδροχλωρικό οξύ. Το χλωριούχο βάριο, το οποίο επίσης σχηματίζεται από αυτή την αντίδραση, απομακρύνθηκε με προσθήκη θειικού οξέος. αντιδρούν για να παράγουν ένα αδιάλυτο ίζημα θειικού βαρίου. Μια μεταγενέστερη μέθοδος περιλάμβανε την υδρόλυση του υπεροξυδισουλφουρικού οξέος, που παράγεται από την ηλεκτρόλυση του θειικού οξέος. Σήμερα, ωστόσο, σχεδόν όλο το υπεροξείδιο του υδρογόνου παράγεται με τη διαδικασία της ανθρακινόνης, μια πιο οικονομική διαδικασία που δεν περιλαμβάνει θειικό οξύ.
Η αντίδραση θειικού οξέος και υπεροξειδίου του υδρογόνου παράγει ένα υδατικό διάλυμα υπεροξυμονοθειικού οξέος (H2SO5): H2SO4 + H2O2 → H2SO5 + H2O. Αυτό είναι επίσης γνωστό ως «διάλυμα πιράνχα» λόγω της διαβρωτικότητάς του: καταστρέφει γρήγορα τα περισσότερα οργανικά υλικά. Ένα άλλο όνομα για αυτό είναι Caro’s acid, από τον Γερμανό χημικό Heinrich Caro, ο οποίος παρήγαγε πρώτος το οξύ. Το καθαρό υπεροξυμονοθειικό οξύ — ένα κρυσταλλικό στερεό σε θερμοκρασία δωματίου — παρασκευάζεται με διαφορετική μέθοδο, αλλά το οξύ χρησιμοποιείται γενικά ως υδατικό διάλυμα. Το διάλυμα Piranha συνήθως παρασκευάζεται από πυκνό θειικό οξύ και 30% υπεροξείδιο του υδρογόνου. Οι αναλογίες μπορεί να ποικίλλουν ανάλογα με τη χρήση, αλλά η αναλογία θειικού οξέος 3:1 προς υπεροξείδιο του υδρογόνου είναι μια κοινή σύνθεση.
Αυτό το οξύ έχει πολλές χρήσεις, αλλά πρέπει να προετοιμαστεί και να χρησιμοποιηθεί πολύ προσεκτικά. Είναι ισχυρός οξειδωτικός παράγοντας και είναι ιδιαίτερα χρήσιμος για την αφαίρεση οργανικών υπολειμμάτων. Για το λόγο αυτό, μερικές φορές χρησιμοποιείται για τον καθαρισμό γυαλικών και άλλου εργαστηριακού εξοπλισμού. Το οξύ Caro χρησιμοποιείται επίσης ευρέως στη βιομηχανία ημιαγωγών ως χαρακτικό και για τη διασφάλιση ότι οι γκοφρέτες πυριτίου και άλλα ευαίσθητα ηλεκτρονικά εξαρτήματα είναι απαλλαγμένα από οργανικούς ρύπους. Άλλες χρήσεις είναι στη βιομηχανία εξόρυξης — για τον διαχωρισμό μετάλλων και μεταλλευμάτων και την αποσύνθεση τοξικών ενώσεων κυανίου από τα λύματα — και στη βιομηχανία χαρτιού — για την απολίνωση και τη λεύκανση του ξυλοπολτού.
Το θειικό οξύ μπορεί να παραχθεί από την αντίδραση υπεροξειδίου του υδρογόνου και διοξειδίου του θείου: H2O2 + SO2 → H2SO4. Αυτή η μέθοδος δεν χρησιμοποιείται εμπορικά. Ωστόσο, η αντίδραση μπορεί να λάβει χώρα στην ατμόσφαιρα – όπου τόσο το θειικό οξύ όσο και το υπεροξείδιο του υδρογόνου βρίσκονται σε μικρές ποσότητες – συμβάλλοντας στην όξινη βροχή. Το υπεροξείδιο του υδρογόνου μπορεί να σχηματιστεί φυσικά μέσω φωτοχημικών αντιδράσεων. Το διοξείδιο του θείου παράγεται από την καύση ορυκτών καυσίμων που περιέχουν θείο και φυσικά από την ηφαιστειακή δραστηριότητα. Αν και το υπεροξείδιο του υδρογόνου δεν απαιτείται για το σχηματισμό όξινης βροχής από το διοξείδιο του θείου, η αντίδραση υπεροξειδίου είναι πολύ πιο γρήγορη.