冬日里的一天，沈阳市某班教室的暖气片和暖气管的接口处突然爆裂，里面喷出大量的黄色液体，并伴有一些红褐色的固体。事后，水暖师傅、老师及同学们进行了紧急抢修。抢修过程中，发现造成这次爆裂的“罪魁祸首”就是附着在暖气管道内壁的红褐色固体。
（1）红褐色固体组成分析。
①暖气片和暖气管由生铁铸成。铁在氧气、水的共同作用下能形成红褐色固体的主要成分——铁锈。铁锈的主要成分是 。若将生铁粉末放入足量的稀盐酸溶液中，充分反应后过滤，得到的固体残渣的主要成分是 。
②由于该校的暖气用水为硬度较大的自来水，所以红褐色固体中可能还含有水垢。为了减少水垢的产生，可以将该校的自来水进行软化后再使用。证明硬水已软化的实验是 （填写实验操作、实验现象）。
③查阅资料发现，在一定条件下，铁在氧气、水的共同作用下能化合形成一种红褐色的不溶性碱。请写出该反应的化学反应方程式： 。
（2）事故原因分析：附着在暖气管道内壁的红褐色固体降低了暖气管的 性，使管内的气体温度过高，压强过大而发生爆裂。