Natriumbicarbonat und Schwefelsäure sind das Säuresalz einer starken Base bzw. einer starken Säure. Die Wechselwirkung zwischen den beiden Substanzen wird kategorisch als „Neutralisationsreaktion“ bezeichnet. Theoretisch erzeugt die Kombination von zwei Molekülen Natriumbicarbonat und einem Molekül Schwefelsäure ein Molekül Natriumsulfat und zwei Moleküle Kohlensäure. Tatsächlich ist die Kohlensäure in dieser Umgebung jedoch instabil und bleibt daher nicht in Lösung, sondern zerfällt schnell in Wasser und Kohlendioxidgas, das in die Atmosphäre entweicht. Insgesamt lautet die Reaktion 2 NaHCO3 + H2SO4 → Na2SO4 + 2 H2O + 2 CO2↑.
Schwefelsäure gehört zu den stärksten der anorganischen oder „mineralischen“ Säuren. Im Gegensatz zu vielen anderen starken Säuren wie Salpetersäure (HNO3) und Salzsäure (HCl) enthält Schwefelsäure in ihrer Struktur zwei Wasserstoffatome. In Lösung liegen diese in Form von Wasserstoffionen vor. Wenn beide Wasserstoffionen ersetzt oder neutralisiert werden, ist das resultierende Produkt ein Vollsalz, wie zum Beispiel Kaliumsulfat (K2SO4). Wird dagegen nur ein Wasserstoffion ersetzt, ist das Produkt ein Halbsalz, gelegentlich auch Säuresalz genannt – in diesem Fall Kaliumhydrogensulfat (KHSO4), vielleicht besser bekannt als Kaliumbisulfat.
Es wird nun klar sein, dass Natriumbicarbonat genau ein solches Säuresalz oder Halbsalz ist und aus der Neutralisation von nur einem verfügbaren Wasserstoffion resultiert, das in seiner Mutter, Kohlensäure (H2CO3), enthalten ist. Diese Säure durchläuft die partielle Neutralisationsreaktion NaOH + H2CO3 → NaHCO3 + H2O, anstatt 2 NaOH + H2CO3 → Na2CO3 + 2 H2O, wobei letzteres eine vollständige Neutralisation darstellt. Die Verbindung zwischen Natriumbicarbonat und Schwefelsäure ist also eine der teilweisen Neutralisation eines sauren Salzes einer starken Base durch eine starke Säure. Eine andere Möglichkeit ist die partielle Neutralisation nicht von Schwefelsäure, sondern von Natriumhydrogencarbonat zu Natriumhydrogensulfat über die Reaktionsgleichung NaHCO3 + H2SO4 → NaHSO4 + H2O + CO2↑.
Die beiden Verbindungen Natriumbicarbonat und Schwefelsäure sind industriell von großer Bedeutung. Schwefelsäure wird kommerziell zur Herstellung von Düngemitteln, in Stahl, in Blei-Säure-Batterien und zur Erdölraffination verwendet. Natriumbikarbonat ist im Allgemeinen sicher zu handhaben und ist nützlich beim Umgang mit verschütteten Säuren, insbesondere mit verschütteter Schwefelsäure. Es ist auch von Bedeutung bei der Lebensmittelzubereitung, beim Umgang mit bestimmten Kleinbränden sowie in der Hygiene und Medizin. Das vollständige Neutralisationsprodukt zwischen Natriumbicarbonat und Schwefelsäure, Natriumsulfat, ist ein reichliches Nebenprodukt bestimmter anderer industrieller Prozesse.