Q:

When to use the anticipatory es/das?

Let's take the following pairs of sentences:

Ich weiß es, dass du zu Hause bist / Ich weiß, dass du zu Hause bist.

Ich versuche es, dir zu helfen / Ich versuche, dir zu helfen.

Es ist schwierig, das zu entscheiden, was man sagen kann / Es ist schwierig, zu entscheiden, was man sagen kann.

Ich weiß, was du denkst / Ich weiß das, was du denkst.

Is there a rule to know when the das/es is necessary? And if/when it is, are "das" und "es" always interchangeable?

A:

The simple answer is that das and es can be replaced by the subclauses you have in your examples. You don't need both.
So correct sentences would be:

Ich weiß was. - Was weißt du? - Ich weiß, dass du zu Hause bist.
Wer kann mir sagen, wer der Präsident ist? - Ich weiß es!

In the first sentence was = dass du zu Hause bist and in the second one es = wer der Präsident ist.
If you don't have a subclause, you have sentences like:

Ich versuche es. / Ich versuche das.

It doesn't differ so much in meaning as in tone or register. The usage with das might sound more blunt in some cases and a bit colloquial.
One exception might be:

Es ist schwierig, das zu entscheiden.

I wouldn't use es here, because there is also an es in the main clause which has a different function. das is something concrete, a specific question for example.

