Dưới đây là vài phương pháp hóa học đơn giản, an toàn và hay dùng trong phòng thí nghiệm để phân biệt 3 khí: CH₄ (methane), CO₂ (carbon dioxide), H₂ (hydrogen) — mỗi bước kèm quan sát và phương trình (nếu có).

1) Nhận biết CO₂ (khỏi nhất)
Thực hiện: Dẫn khí qua dung dịch vôi trong (Ca(OH)₂) hoặc nước vôi trong bão hòa.
Quan sát: Dung dịch trở nên đục (váng trắng) do kết tủa CaCO₃.
Phương trình:

CO₂+Ca(OH)₂⟶CaCO₃↓+H₂O

Chú ý bổ sung: CO₂ có thể dập tắt ngọn lửa hoặc làm tắt que than đỏ — dùng que cháy đỏ đưa vào ống nghiệm có khí, nếu ngọn lửa tắt → nhiều khả năng là CO₂.

2) Nhận biết H₂ (rõ rệt bằng “pop test”)
Thực hiện: Lấy một lượng nhỏ khí vào ống nghiệm, kê miệng ống lên và châm que tẩm lửa/đưa que đóm lại gần miệng ống (thực hiện cẩn thận, an toàn).
Quan sát: Khi H₂ gặp lửa kêu “pạch” (pop) do cháy nhanh của H₂ trong không khí.
Phương trình:

2H₂+O₂⟶2H₂O(chaˊy tạo hơi nước)

Lưu ý: Đây là dấu hiệu đặc trưng và nhanh nhất để nhận diện H₂. Thực hiện ở cỡ mẫu nhỏ và tuân thủ an toàn (H₂ dễ cháy/nổ).

3) Nhận biết CH₄ (methane) — phân biệt với H₂ và CO₂
So với CO₂:

CH₄ không làm đục vôi trong (không tạo kết tủa CaCO₃) → khác với CO₂.
CH₄ không dập tắt ngọn lửa; ngược lại CH₄ dễ cháy → bật lửa vào ống chứa CH₄ sẽ thấy ngọn lửa xanh (cháy ổn định), không có tiếng “pạch” đặc trưng của H₂.
So với H₂:

Khi thử “que cháy” H₂ sẽ kêu pop; CH₄ khi đốt cháy êm, có ngọn lửa xanh, không pop.
Nếu cần chứng minh thêm: đốt khí thu được CO₂ và hơi nước; có thể dẫn khí cháy qua nước vôi trong — nếu có CO₂ tạo kết tủa thì chứng minh khí cháy ra CO₂ (nhưng lưu ý cả H₂ cháy cũng tạo H₂O nhưng không CO₂).
Phương trình cháy của CH₄:
CH₄+2O₂⟶CO₂+2H₂O
4) Thêm một thử nghiệm phụ trợ (khử CuO) — nhận biết H₂
Thực hiện: Dẫn khí qua ống chịu nhiệt chứa CuO nung nóng.
Quan sát: Nếu là H₂, CuO (màu đen) bị khử thành Cu (màu đỏ ánh kim) và có hơi nước sinh ra. Nếu là CH₄, trong điều kiện thí nghiệm đơn giản (nhiệt độ không quá cao) thường không khử CuO nhanh như H₂.
Phương trình (khử):

CuO+H2⟶Cu+H2O
5) Tóm tắt quy trình phân biệt (thứ tự gợi ý)
B1 — Thử vôi trong: nếu đục → CO₂.
B2 — Nếu không đục, thử “pop test”:

Có pop → H₂.
Không pop, nếu đốt cháy có ngọn lửa xanh, cháy ổn định → CH₄.
(Tùy chọn) B3 — Thử khử CuO để xác nhận H₂ nếu cần.

6) An toàn & Ghi chú
Thực hiện trong phòng thí nghiệm có hút khí, sử dụng kính bảo hộ và găng tay.
“Pop test” chỉ làm với lượng nhỏ khí; tránh tập trung khí dễ cháy trong không gian kín.
Một số phương pháp (như khử CuO) cần nung nóng — chỉ do người có kinh nghiệm làm.
Nếu mẫu là hỗn hợp khí, cần tiến hành tách/thu khí riêng để tránh nhầm lẫn.

Để phân biệt methane ( CH4cap C cap H sub 4
𝐶𝐻4
), carbon dioxide ( CO2cap C cap O sub 2
𝐶𝑂2
) và hydrogen ( H2cap H sub 2
𝐻2
), ta có thể dùng dung dịch nước vôi trong và quan sát hiện tượng cháy của mỗi khí. Đầu tiên, dẫn lần lượt ba khí qua nước vôi trong (dung dịch Ca(OH)2cap C a open paren cap O cap H close paren sub 2
𝐶𝑎(𝑂𝐻)2
). Khí làm vẩn đục dung dịch là carbon dioxide. Tiếp theo, dẫn hai khí còn lại (methane và hydrogen) vào ngọn lửa. Khí cháy cho ngọn lửa màu xanh lam là hydrogen, và khí còn lại là methane.  
 
 
Bước 1: Sử dụng nước vôi trong để phân biệt CO2cap C cap O sub 2
𝐶𝑂2
Hiện tượng:
Cho từng khí tác dụng với dung dịch nước vôi trong ( Ca(OH)2cap C a open paren cap O cap H close paren sub 2
𝐶𝑎(𝑂𝐻)2
).
Kết quả:
CO2cap C cap O sub 2
𝐶𝑂2
sẽ làm vẩn đục dung dịch nước vôi trong do tạo ra kết tủa calcium carbonate ( CaCO3cap C a cap C cap O sub 3
𝐶𝑎𝐶𝑂3
).
CH4cap C cap H sub 4
𝐶𝐻4
và H2cap H sub 2
𝐻2
không phản ứng với dung dịch nước vôi trong.  
 
 
Bước 2: Quan sát ngọn lửa để phân biệt CH4cap C cap H sub 4
𝐶𝐻4
và H2cap H sub 2
𝐻2
Hiện tượng:
Cho hai khí còn lại (methane và hydrogen) đưa đến gần ngọn lửa.
Kết quả:
H2cap H sub 2
𝐻2
cháy với ngọn lửa màu xanh lam.
CH4cap C cap H sub 4
𝐶𝐻4
cháy với ngọn lửa màu xanh lam nhưng có khói đen bồ hóng do tạo thành cacbon.
Lưu ý: Có thể phân biệt rõ hơn dựa trên phản ứng cháy: H2+1/2O2toH2Ocap H sub 2 plus 1 / 2 cap O sub 2 cap H sub 2 cap O
𝐻2+1/2𝑂2𝑡𝑜→𝐻2𝑂
(nước)
CH4+2O2toCO2+2H2Ocap C cap H sub 4 plus 2 cap O sub 2 cap C cap O sub 2 plus 2 cap H sub 2 cap O
𝐶𝐻4+2𝑂2𝑡𝑜→𝐶𝑂2+2𝐻2𝑂
Quan sát
(nếu có): Khi cho khí phản ứng với ngọn lửa, có thể quan sát thấy: H2cap H sub 2
𝐻2
cháy với ngọn lửa xanh lam.
CH4cap C cap H sub 4
𝐶𝐻4
cháy với ngọn lửa xanh lam, có thể thấy khói bồ hóng.