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{#blank#}1{#/blank#}
②实验中红磷必须要过量，目的是：{#blank#}2{#/blank#}；
③该方案中计算空气中氧气的体积分数的数学表达式为：{#blank#}3{#/blank#}
