$[$科普阅读$]2023$年"中国水周"的活动主题为"强化依法治水携手共护母亲河".其中海水或成水的淡化是解决人类淡水资源越缺的有效措施.全球海水淡化水用途如图$1$所示.
海水淡化技术主要有热分离法和脱分离法,热分离法利用热发和冷凝分离水与非挥发性物质,能耗大,成本高；膜分离法利用薄膜的选择透过性实现海水淡化,但现有薄膜的水送量低,应用受到限制,有科学家提出,给石墨烯"打上"许多特定大小的孔,制成单层纳来孔二维薄膜.可进行海水淡化.石墨烯海水淡化膜工作原理如图$2$所示:

依据上文,回答下列问题.
$(1)$热分离法中,水发生了______$(填"物理变化"或"化学变化")$.限制热分离法大规模应用的原因是______.
$(2)$石墨烯海水淡化膜允许______通过.
$(3)$如图为电解水实验示意图,实验中与电源______$(填"正极"或"负极")$相连的玻璃管中产生的气体是氧气.

$(4)$天津是缺水城市,节约用水,人人有责.生活中遇到水龙头漏水现象,应及时维修,若某水龙头每秒钟漏$2$滴水,假设每$20$滴水为$1mL$,则$10$小时可以避免损失水的总体积为______$L$.
$(5)$某同学收集到一大瓶浑浊河水,他要模拟自来水厂净水过程,最终制成蒸馏水,其实验过程如图所示.请回答以下问题.
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①$A$物质名称是______,操作$a$名称是______.
②该同学为了将水中杂质除去,他选用装置Ⅲ,进行了操作$b$.装置Ⅲ中活性炭起作用是______.

③该同学取少量液体$D$于试管中,加入少量肥皂水,振荡,发现有较多浮渣产生,说明液体$D$是______水（填"硬水"或"软水"）.操作$c$应选用的装置是______$(填序号)$,经过操作$c$以后,该同学重复上述实验,他观察到的实验现象应是______.