Consegui tornar a configuração de exibição expandida persistente usando o seguinte comando xrandr:
#!/bin/sh
xrandr --output HDMI1 --mode 1280x720 --pos 1920x0 --rotate normal --output DP1 --off --output eDP1 --mode 1920x1080 --pos 0x0 --rotate normal --output VIRTUAL1 --off
(Meu monitor primário tem resolução de 1920x1080, meu monitor secundário, que é o conectado através de HDMI, tem 1280x720)
Mas isso não desativa automaticamente a saída HDMI quando o cabo HDMI está conectado (o que é um recurso que eu queria). Ainda não descobri como fazer isso.
No entanto, eu também descobri o diálogo de configurações de exibição do xfce4 minimalista, que eu não conhecia antes. Isso parece ser útil para estender rapidamente a outra tela ou desativá-la. É invocado da seguinte forma:
xfce4-display-settings -m
Eu encontrei este comando já estava vinculado ao atalho (+ p, mesmo que no Windows). Se isso ainda não for o caso, você pode definir isso indo ao Gerenciador de configurações > Teclado > Atalhos de aplicativos e atribuindo o atalho lá.
Para mim, esta é uma solução igualmente satisfatória.