低浓度硝酸与铁的反应

当使用稀硝酸时，铁与硝酸反应主要生成硝酸亚铁（Fe(NO₃)₂）和一氧化氮（NO）。这是一个还原反应，其中硝酸被还原为一氧化氮。其化学方程式可以表示为：

\[ \text{3Fe + 8HNO}_3 \rightarrow \text{3Fe(NO}_3\text{)}_2 + \text{2NO} + \text{4H}_2\text{O} \]

在这个过程中，硝酸中的氮元素从+5价被还原到+2价。

浓硝酸与铁的反应

当使用浓硝酸时，铁会被迅速氧化成硝酸铁（Fe(NO₃)₃），同时产生二氧化氮（NO₂）。这个反应更为剧烈，化学方程式如下：

\[ \text{Fe + 6HNO}_3 \rightarrow \text{Fe(NO}_3\text{)}_3 + \text{3NO}_2 + \text{3H}_2\text{O} \]

在这里，硝酸中的氮元素被还原到较低的+4价。

铁与硝酸反应的特点

无论是稀硝酸还是浓硝酸，铁与硝酸的反应都体现了硝酸的强氧化性。此外，由于硝酸的强氧化能力，铁在反应过程中通常不会形成氢气（H₂），这是与盐酸等较弱酸反应的一个显著区别。

实验观察

在实验室条件下进行这些反应时，可以通过观察气体的生成来判断硝酸的浓度。稀硝酸反应产生的气体是无色的一氧化氮，在空气中会迅速氧化为棕色的二氧化氮；而浓硝酸反应则直接产生红棕色的二氧化氮气体。

通过上述分析可以看出，铁与硝酸的反应不仅展示了化学反应的多样性，还反映了不同条件对反应结果的重要影响。这种理解对于工业生产和科学研究都有着重要的意义。