铁在氧气中燃烧的化学方程式为3Fe+2O₂=Fe₃O₄(点燃)。铁在氧气中燃烧,反应物为铁和氧气、生成物为黑色固体四氧化三铁。在高温时,铁在纯氧中燃烧,剧烈反应,火星四射,生成Fe₃O₄,Fe₃O₄可以看成是FeO·Fe₂O₃。铁在氧气中燃烧火星四射的原因是铁丝中通常含有少量碳元素,而纯铁燃烧几乎不会有火星四射的现象。
如果铁燃烧的产物不是三氧化二铁,原因其一是燃烧是剧烈的氧化反应,会导致铁内部与氧气反应不均匀,无法被氧化为+3价,只能形成+2价氧化物FeO。氧化亚铁与完全燃烧生成的氧化铁按比例配合,生成氧化亚铁的氧化铁合物,即四氧化三铁,这是一种纯净物而不是混合物。另一个原因是铁燃烧会放出大量热,高于氧化铁的分解温度,在这一温度下氧化铁会分解为四氧化三铁与氧气。综上所述,铁的燃烧产物为四氧化三铁。但也有例外,纳米铁粉在空气中可以自燃,燃烧很充分,且放热不多,故形成氧化铁。
铁丝在氧气中燃烧时会发出白色光。从化学角度来看,铁丝在氧气中燃烧是一种氧化反应。铁原子和氧原子在高温下相互作用,生成了氧化铁,也就是我们常见的铁锈。这个过程中,铁原子失去了电子,氧原子得到了电子,从而产生了新的化合物。这个化学反应过程中会放出热量,使铁丝及其周围的物质温度升高,进而发出白色的光芒。