Finalmente encontré una solución. iTunes tiene una opción para hacer una copia de seguridad de las aplicaciones desde el teléfono, que se llama "Transferir compras". Se mueve en todas las versiones de iTunes, pero debería estar allí. Como también estaba usando una instalación de iTunes asociada con un iPhone más nuevo, tenía versiones más nuevas e incompatibles de aplicaciones ya descargadas, por lo que la transferencia no las sobrescribiría con una versión más antigua.
Para transferir las aplicaciones, creé una nueva cuenta de usuario en mi mac, la autoricé con mi ID de Apple y luego pude transferir las compras del iPhone 3G a esta nueva cuenta. Para estar seguro, luego copié los archivos de la carpeta iTunes Media
, solo para asegurarme de no hacer algo accidentalmente en iTunes para destruir estos archivos.