＞共感を得られるか
これは答え方が難しいのだけど、まず「読者と近い存在」や「読者が応援したくなる存在」というのは「共感しやすい」というだけで、それだけで共感できるわけではありません。
あくまで「しやすい」というだけ。
言い換えると、別に悪逆非道な主人公でも共感に持ってくことはできる。
例えば世の中には「カニバリズムがテーマで人を殺してその肉を食べる女主人公」という映画がありますし、そんな極論ではなくても想定する読者層とはかけ離れた存在の主人公という例は腐るほどあります。
「共感しやすい存在・設定か」と考えるのではなくて、「この主人公に共感を得られるにはどうしたら良いか」と考えたほうが良いと思う。
例えば、エゴであるならそのエゴそのものに共感できるようにするとか（児童虐待で主人公と仲の良い幼女が死んだという展開だと、その親をエゴで始末する事に何の抵抗もないっしょ）、例えば主人公に人間味のある一面を加えるとか（不良が捨て猫を拾う現象・悪党が良いことをする効果）、いろいろあります。
共感というのはキャラクターの存在そのものに共感するのではなくて、その行動・思考に共感するものなので、「キャラクター設定」の時点ではどんな人物像でも問題ありません。
設定の時点では、あくまで「しやすい」「しにくい」という方向性があるだけ。

＞どうすれば古代〜未来と異世界の武具を具現化できるようになるか
あんまり掘り下げないほうが良いと思う。
「主人公に学習させる」という案は、つまり「主人公がイメージできないとダメ」という事に思えるので、「え、未来の武器はどうやって？　想像すら出来なくね？」となっちゃう。
いっそ、「主人公の願望が『武器』という形で具現化する」とか曖昧な設定にしたほうが自由がきくと思う。
主人公自身で武器を選べず、ただその場に最適だろうと無意識に感じた武器が具現化する。
こう考えると次の疑問
＞旧時代のクロスボウなどの遠隔武器の出番がなくなる
こちらもなんとかなりそうだと感じると思う。
ぶっちゃけ作者の裁量で出してけば良いだけの話になるので。
「なんでクロスボウなんかが出てきたんだ？」とアレコレ試行錯誤し、「音が出ない。ボルトに紐や爆弾などをくくりつける事ができる」とかクロスボウの利点や特徴を主人公が理解しながらという体で書いてくことが出来るんじゃないかな。

＞女主人公
これはプロットや概要を見ないことにはわからない。主人公はエゴで動くし場合によっては悪党と変わらないことをするので、汚れても問題ないキャラクター、その悪に染まる一面もまたカッコいいと思えるキャラクター、と考えると男主人公のほうが似合うとは思う。
けど、それは普通の考えなので、女主人公として異色を狙うのも良いと思う。

＞体の一部が武器化
武器化する女の子でイメージするのは「最終兵器彼女」という古い漫画かな。もうストーリーも覚えてないけども。
ただ、女主人公でも無いことはないし、片腕がドラゴンやグリフォンに同化するなんて中二は男女問わず「向かない」なんてことはないでしょう。
変幻自在で体の一部を武器にして戦うキャラクターはそこそこ見かけると思うけど、变化できるからこそ可愛い女の子に化けてるって場合もよくあると思う。
そもそもエゴでゲスな主人公像って時点で、女の子がモンスターと同化したり武器化したりする様子に「向かないかな」と悩む必要はないと思う。
そんな「女の子」を売りにした主人公像ではないでしょ。
むしろもっとダークにするという意味では、「可愛い女の子が気持ち悪い外見になる」というのはとても合ってるし男主人公より向いてると思う。
それで言えば、能力をカッコよく見せたいなら男主人公が向いてるし、心理的な気持ち悪さも出してダークにしたいなら女主人公が向いてると思う。