合成氨是目前人工固氮最重要的途径，研究合成氨反应具有重要意义。

1. (2021高三下·扬州开学考) 合成氨是目前人工固氮最重要的途径，研究合成氨反应具有重要意义。
1. （1）直接常压电化学合成氨以纳米 $\text{[math]}$ 作催化剂， $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 为原料制备 $\text{[math]}$ 。其工作原理如图所示：
  
  ①阴极的电极反应式为；阴极的镍合金制成筛网的目的是。
  
  ②电解过程中，由于发生副反应，使得阴极制得的 $\text{[math]}$ 中混有少量气体单质，则理论上阳极和阴极生成气体的物质的量之比的范围是。
3. （2）一定条件下，哈伯-博施合成氨反应历程中的能量变化如图所示。合成氨反应的热化学方程式为。生成 $\text{[math]}$ 的历程中，速率最慢的反应的化学方程式为。
5. （3）科学家一直努力寻找提高合成氨效率的催化剂，一种新型高催化活性的催化剂 $\text{[math]}$ 的催化活性与其中 $\text{[math]}$ 的关系如图所示， $\text{[math]}$ (用分数表示)。
7. （4） $\text{[math]}$ 在铁表面很容易解离成 $\text{[math]}$ 原子，而 $\text{[math]}$ 在铁表面较难解离。为研究哈伯-博施合成氨反应中与 $\text{[math]}$ 直接反应的是 $\text{[math]}$ 还是 $\text{[math]}$ ，德国化学家格哈德·埃特尔设计如下实验：将铁催化剂置于真空容器中，通入一定量的 $\text{[math]}$ ，再向其中不断通入 $\text{[math]}$ ，同时测得催化剂表面某原子的浓度不断减小。根据实验结果他提出了反应的机理，如图所示。
  
  ①该实验中测定的是催化剂表面原子浓度的变化。
  
  ②图中 $\text{[math]}$ 的电子式为。