某同学设计了测定空气中氧气含量的实验，实验装置如图．该同学的实验步骤如下：①将图中的集气瓶分为5等份，并作好标记．

②在带橡皮塞和导管的燃烧匙内装入足量的红磷，将导管上的止水夹夹紧，在酒精灯上点燃红磷，并立即伸入集气瓶内，塞紧橡皮塞．
③充分反应后，待集气瓶冷却至室温，打开止水夹．
请回答下列问题：（1）该实验中红磷需稍过量，目的是                       ．
（2）步骤②集气瓶中红磷燃烧的现象是                                  ，其反应的文字表达式为                        ，该反应属于        反应．步骤③中打开止水夹后观察到的现象                       由此可得出空气中氧气的体积分数为 ．小兰同学用右图装置进行验证，实验后发现测得的氧气体积分数小于，请你帮她分析造成这种结果的可能原因（至少答两点）：①      ②                             ．
（3）该实验可推论出氮气                溶于水和其化学性质                ．
（4）若将红磷换成炭粉，该实验能否获得成功？                 为什么？                 ．