将铁粉和硫粉以适当的质量比均匀混合，堆放在石棉网上，然后用烧红的玻璃棒的一端接触混合物，这时部分混合物迅速变成红热状态，撤离玻璃棒后，反应继续进行，直至全部混合物都呈红热状态，冷却后得到一种黑色固体化合物：硫化亚铁．根据以上信息，回答下列问题：
（1）得到的黑色固体的化学式为______．
（2）证实铁已从单质变为化合物的物理方法是______．
（3）写出上述反应的化学方程式：______．
（4）从理论上计算，为使铁粉和硫粉全部反应，两者的最佳质量比为______．