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                                   ，其反应的方程式为                         ，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？                  ．