Расход бензина по городу превышает 16 л/100 км, в сервисе ничем не помогли. Это нормально?

Учитывая то, что у вас АКПП, то расход вполне нормальный. Попробуйте поэкспериментировать с топливом - 92-95-100, на каком будет экономичнее, то и используйте. Но серьёзной экономии достичь не удастся, т. к. ваш расход адекватен. Если будете ездить весь день, как в такси, то он будет в районе 10-11 л, а для обычного режима работа - дом + магазин, он нормальный.

Просто мне казалось, что современная АККП6 и двигатель должны быть более экономичны. У меня есть еще старенькая RAV 4, АККП4, мощность двигателя примерно такая же, она берет до 11 литров по городу. Это и вызвало некий когнитивный диссонанс.

Тойоты - вообще самые экономичные машины. Но, если на РАВчике был такой расход, значит, по всей видимости, вы ездили на нём значительно больше в течение дня и он меньше у вас остывал.
И есть ещё один нюанс - современное топливо в нашей стране имеет свойство испаряться, причём очень быстро. Проверено, если с вечера на пустой бак плеснуть литров 5, чтобы лампочка потухла, и поставить машину, то утром обнаруживаешь, что бак опять сухой - горит лампа, и тухнет после 3-его долитого литра. 3 литра за 15 часов - и это когда на улице в районе 20°С! А если жарче, то эта цифра будет больше!

100 бензин использовать недопустимо, выпускные прогорят :)

Имеется ввиду 2,5L-ый двигатель.

Вообще говоря расход великоват.
Или двигатель разрегулирован (возможно трансмиссия в сборе), или Вы весьма динамично давите на педаль акселератора