水是人类最宝贵的自然资源.

$(1)$关于水的图$1$与图$2$两个变化本质的区别是______.
$(2)$图$2$实验过程中,试管$a$中产生的气体是______,通过对电解水产物的验证,说明水是由______组成的.电解水的文字表达式是______.
$(3)$水在实验中有多种用途,其中图$3$没有水其后果可能是______.
$(4)$水在一定条件下发生如图所示转化.下列说法正确的是______$(填序号)$.

$A$.反应①可实现化学能转化为电能
$B$.反应②也能证明水是由氢、氧元素组成
$C$.反应②说明氢气是一种洁净能源
$D$.整个转化过程中,循环利用的物质是水
小华同学准备用一瓶浑浊的河水模拟自来水厂的净水过程并制取蒸馏水,其实验过程如图所示,请回答以下问题.

$(5)$操作①是过滤,用到的玻璃仪器有玻璃棒、漏斗外还有______,其中玻璃棒的作用是______.
$(6)$操作②是除去水中的异味和色素,可用如图$4$装置,则该装置中固体物质$X$是______$(填写物质名称)$.

$(7)$小华取少量液体$D$于试管中,加入少量的______$(填试剂名称)$并振荡,结果出现较多的白色垢状物,说明液体$D$属于硬水,选择适当的离子交换树脂进行处理,当硬水通过软水机内的树脂时,水中的______(填离子符号）被树脂交换除去,流出的水即为软水.
$(8)$电解纯水速率较慢,为探究不同电压和不同浓度$NaOH$溶液对电解水速率的影响,小组同学进行多次实验,测得产生$20mL$氢气所需时间如图$5$所示:通过图像分析电解溶质质量分数为$5\%$的$NaOH$溶液时,改变电压对电解水速率的影响是______,上述实验中,电解水速率最快的条件是______.