將鐵粉和硫粉以適當的質量比均勻混合，堆放在石棉網上，然后用燒紅的玻璃棒的一端接觸混合物，這時部分混合物迅速變成紅熱狀態，撤離玻璃棒后，反應繼續進行，直至全部混合物都呈紅熱狀態，冷卻后得到一種黑色固體化合物：硫化亞鐵．根據以上信息，回答下列問題：
（1）得到的黑色固體的化學式為______．
（2）證實鐵已從單質變為化合物的物理方法是______．
（3）寫出上述反應的化學方程式：______．
（4）從理論上計算，為使鐵粉和硫粉全部反應，兩者的最佳質量比為______．