科技缔造生活,创新筑梦未来.杭州亚运会上,我们再次被中国科技力量所震撼,本届亚运会以"中国新时代$\cdot$杭州新亚运"为定位,处处体现"绿色、智能、节俭、文明"的办会理念.下面四幅图片体现了科技在亚运会中的应用,请分析图文信息,解答相关问题.

$(1)$图$1$:数字烟花.杭州亚运会开幕式没有使用传统烟花,而是使用了"数字烟花",将电子特效和声音合成呈现出绚烂的烟花效果.传统烟花的主要成分是黑火药（含有硫磺、木炭粉、硝酸钾等）,黑火药中木炭粉不充分燃烧的化学方程式是______.使用数字烟花的优点是______.
$(2)$图$2$:运动员参赛期间,场馆的地面安全至关重要.亚组委采用了石墨烯纳米防滑涂层来增强地面的防滑性.石墨烯是单层石墨片层,它由______构成,石墨烯与金刚石物理性质不同的微观原因是______.
$(3)$图$3$:亚运村地面鹅卵石下的雨水回收系统可将雨水变为灌溉用水,鹅卵石在净化水的过程中起了______的作用.生活中常用______的方法降低水的硬度.
$(4)$图$4$:亚运会中,中国$5G$基站大放异彩.氮化镓$\left(GaN\right)$是支撑$5G$的核心材料,氮化镓中氮元素和镓元素的本质区别是______.利用镓与氨气在高温的环境中可制得氮化镓,该反应的化学方程式为$2Ga+2NH_{3}\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}2GaN+3X$,则$X$的化学式为______,判断依据是______.