铁在这种情况下会被氧化成亚铁离子(Fe²⁺),而硝酸则被还原为一氧化氮(NO)。这是因为在稀硝酸条件下,硝酸的氧化能力相对较低,不足以将铁完全氧化至三价状态。因此,反应可以表示为以下化学方程式:
\[ \text{3Fe} + \text{8HNO}_3 \rightarrow \text{3Fe(NO}_3\text{)}_2 + \text{2NO↑} + \text{4H}_2\text{O} \]
在这个反应中,铁失去了电子被氧化,而硝酸中的氮得到了电子被还原。生成的一氧化氮是一种无色气体,在空气中容易进一步氧化成红棕色的二氧化氮(NO₂)。
需要注意的是,如果使用浓硝酸而不是稀硝酸,则铁会被迅速氧化成三价铁离子(Fe³⁺),并且会产生大量的二氧化氮气体。这种情况下,反应方程式会有所不同。
理解这类化学反应不仅有助于掌握基础化学原理,还能帮助我们更好地认识工业生产和实验室操作中的实际应用。例如,在金属表面处理或废水处理过程中,了解金属与硝酸之间的相互作用是非常重要的。