1. (2016九上·商城期中) 利用如图的装置，可以粗略测定出空气氧气的体积分数．实验过程是：

第1步：在一个容积为V毫升的集气瓶加V1毫升（少量）的水，量筒中预先装入V₂毫升的水．

第2步：点燃燃烧匙内的红磷，并迅速伸入集气瓶中再塞紧塞子．

第3步：待反应结束并冷却后，松开止水夹．此时水进入集气瓶，

最终量筒中的水面停止在刻度V₃毫升处．

请回答下列问题：

①在此设计方案中，能否用木炭代替红磷

②实验中红磷必须要过量，目的是：；

③该方案中计算空气中氧气的体积分数的数学表达式为：