铁和氧气反应的化学方程式包括两个主要过程，首先是铁在氧气中燃烧，生成四氧化三铁，这个反应在点燃条件下进行：

3Fe+2O2==Fe3O4(点燃条件下)

其次是铁被氧化生成氧化铁，反应式如下：

4Fe+3O2==2Fe2O3

值得注意的是，＋3价的铁具有较强的氧化性，在高温环境下，能将铁单质氧化为＋2价的铁。此外，氧化铁在高温下还会分解，分解产物为氧化亚铁和氧气。在常温下，铁与水和空气作用生成氧化铁，这就是铁生锈的基本原理，而氧化铁正是铁锈的主要成分。

铁的应用广泛，用于制药、农药、粉末冶金、热氢发生器、凝胶推进剂、燃烧活性剂、催化剂、水清洁吸附剂、烧结活性剂、粉末冶金制品、机械零部件制品、硬质合金材料制品等。纯铁则用于制造发电机和电动机的铁芯，还原铁粉用于粉末冶金，钢铁用于制造机器和工具。此外，铁及其化合物还用于制作磁铁、药物、墨水、颜料、磨料等。

铁还可用作还原剂，用于制备铁盐，同时也用于制造电子元器件。