当硫酸溶解于水时,一方面是硫酸分子扩散在水里,在这个物理过程里,要吸收一定的热量；另一方面又发生化学过程,即硫酸分子跟水分子之间有强的化合能力,生成水合氢离子.
H2SO4+H2O= H3O++HSO4-
HSO4-+H2O = H3O++SO42-
H2SO4+2H2O =2H3O++SO42-
硫酸跟水生成相当稳定的水合物,如H2SO4·H2O、H2SO4·2H2O、H2SO4·4H2O等(在低温时这些水合物可从溶液里以晶体形式析出).由于形成水合氢离子和各种水合物时放出大量的热(1mol硫酸在20°C时与过量的水混合,溶解热为85.5 kJ),放出的热量多于吸收的热量,因此,稀释浓硫酸时会放出大量的热.