不會分層，原因主要有兩點——

在絕對零度以上時，氣體分子會永不停歇的隨機運動，根據分子動理論推倒的出的一個結論就是分子的平均動能和體系的絕對溫度成正比。

單個分子運動的動能計算方程式如下——

其中KB是玻爾茲曼常數，T為絕對溫度

理論上只要沒到絕對零度，分子持續的隨機運動就不會發生分層，那麼如果溫度降到決定零度呢？

其實分層仍然不會發生。

題主說的這個場景可以看做一個封閉系統，在這樣一個系統裡，二氧化碳和氫氣兩種氣體分子處於混合的狀態是熵高的狀態，可以把熵簡單理解為混亂程度，混亂度越高，熵也越高。熵增理論認為一個系統會自發的從熵較低的狀態變為熵較高的狀態，即混亂度會自發增加。

生活中也有很多體現熵增理論的地方，比如整理好的耳機線（混亂度低，熵值低）放在口袋裡，過一段時間拿出來就纏繞在一起了（混亂度高，熵值高）。因此在沒有外力干預的情況下，即靜置的情況下，瓶子裡的兩種氣體分子是不會自發熵值減少的。

沒試過，不敢妄下結論。但做過相反的，初中物理，為說明氣體分子不停地運動，有一個經典的實驗：

1.取一個空瓶子(實際充滿空氣)和一瓶裝滿紅棕色二氧化氮氣體的瓶子。

2.將空瓶子隔著玻璃片倒放裝有二氧化氮氣體的瓶子上，兩口相對。

3.抽調玻璃片。

4.雖然二氧化氮比空氣的密度大，但紅棕色的二氧化氮氣體卻不斷向上運動。

5.最後兩瓶氣體的顏色變得完全一樣。

好了，混在一起的二氧化碳和氫氣靜置後能否分層，自己看著辦吧。