Eu finalmente encontrei o problema. Eu tinha um arquivo .Xmodmap
no meu diretório pessoal que criei anos atrás. Sua finalidade era remapear apenas uma única chave, mas os mapeamentos padrão para as outras teclas também estavam incluídos. Obviamente, isso não funciona ao alternar os layouts.
Por enquanto, simplesmente removi esse arquivo e agora tudo se comporta como esperado.