氧气和铁反应的化学方程式是：Fe+ O2→Fe3O4。
氧气和铁反应是一个典型的化合反应，表示铁和氧气在高温或点燃条件下反应，生成四氧化三铁。在这个过程中，铁是还原剂，氧气是氧化剂。
四氧化三铁是一种黑色固体，其结构独特，具有磁性。在这个反应中，铁元素的化合价从0（金属铁）变为+2（FeO）和+3（Fe2O3），而氧元素的化合价从0（氧气）变为-2（FeO）和-3（Fe2O3）。
这个反应在工业和实验室中都有广泛的应用。例如，在工业上，四氧化三铁可以作为催化剂用于合成氨或生产硫酸。在实验室中，四氧化三铁可以用于制备纳米级金属氧化物或作为分析化学中的标准物质。
这个反应还揭示了金属在高温下容易与氧气发生反应形成金属氧化物。这是因为在高温下，金属的自由电子能量增加，能够与氧气分子的氧原子发生反应。这个反应也表明了钢铁制品在高温下容易发生氧化腐蚀的原因。
化学方程式的作用：
1、描述化学反应的本质：化学方程式能够准确地描述化学反应中各物质的变化情况，包括反应物和生成物的种类、数量以及反应的条件。这使得我们能够理解化学反应的实质，为进一步研究反应机理提供了基础。
2、表示反应物和生成物之间的关系：化学方程式能够清晰地表示出反应物和生成物之间的定量关系。通过比较反应前后的物质数量，我们可以得知反应中的各个物质之间的转化关系。
3、揭示反应的能量变化：化学方程式还可以表示出反应过程中能量的变化。通过在方程式中标注出反应热或者能量变化，我们可以了解反应是释放能量还是吸收能量，这对于研究化学反应的驱动力以及能源利用有着重要意义。
4、指导实验操作和工业生产：化学方程式不仅在学术研究中具有重要作用，同时也对实验操作和工业生产具有指导意义。通过化学方程式，我们可以预测反应的可能结果，从而更好地设计实验方案和优化生产过程。