.NET 3.5 не литературно на 100% совместим с .NET 2.0, но с .NET 2.0 SP1.
Но я не знаю, доставит ли это вам какие-либо проблемы. Говорят, что обновление .NET 2.0 SP1 сделано для того, чтобы сделать методы расширения и, возможно, автоматические свойства доступными (не помню особенностей).
Скотт Хансельман имеет хорошее сообщение в блоге по этому вопросу .
Что касается размера развертываемого файла .NET 3.5, то это .NET 2.0, 3.0 и 3.5 для x86, x64 и другой 64-разрядной архитектуры в одном большом файле.