Sim, funcionará, a principal diferença entre SATA-2 e SATA-3 é o rendimento teórico que cada um pode alcançar (SATA-2 3GB / S, SATA 3 6GB / S).
Para citar a página wiki em SATA:
The later standard is backwards compatible with SATA 3 Gbit/s
Veja a página wiki para mais informações: