Difference between 밖이, 밖을 and 밖에/밖에서?
e.g: 밖이 춥으니까 두꺼운 옷을 입으세요
or
밖에 춥으니까 두꺼운 옷을 입으세요

한 소녀가 창 밖을 보고 있었다
or
한 소녀가 창 밖에 보고 있었다

based on what I learned 밖 is supposed to be used with 에 and 에서, but I see 밖이 in some sentences

Question

Difference between 밖이, 밖을 and 밖에/밖에서?
e.g: 밖이 춥으니까 두꺼운 옷을 입으세요
or 
밖에 춥으니까 두꺼운 옷을 입으세요

한 소녀가 창 밖을 보고 있었다
or
한 소녀가 창 밖에 보고 있었다

based on what I learned 밖 is supposed to be used with 에 and 에서, but I see 밖이 in some sentences

Answer

밖이 추우니까(ㅇ), 밖에 추우니까(x)
"밖에" has various meaning. 
e.g. "창문 밖에 ~ = ~ outside window"
       "너 밖에=only you" etc.
창 밖을 보고 있다(ㅇ), 창 밖에 보고 있다(x)
"밖에" is used to "밖에 있다 = there is outside"

Answer

e.g: 밖이 추우니(까)/춥으니까(x) 두꺼운 옷을 입으세요
or
밖에(x) 추우니(까)/춥으니까(x) 두꺼운 옷을 입으세요 (X)
Correction:
밖의 날씨가 추우니(까) 두꺼운 옷을 입으세요(O)

한 소녀가 창 밖을 보고 있었다. (O)
or
한 소녀가 창 밖에서/창 밖에(x) (무엇을) 보고 있었다.

based on what I learned 밖 is supposed to be used with 에 and 에서, but I see 밖이 in some sentences

The noun 밖 refers to "outside", 
밖-에, 
밖-에서, 
밖-으로,

And there is the auxiliary particle "-밖에" in Korean, meaning "nothing other than". For examples,
제가 가진 것은 이것-밖에 없어요.
그것은 이 아이밖에 몰라요.
사랑밖엔 난 몰라.

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