Попробую объяснить с точки зрения дилетанта, у которого нет музыкального образования.
Во-первых, из того, что чёрные клавиши на клавиатуре фортепиано тоньше и короче не следует, что они "дополнительные" в отличие от "основных" белых. В октаве 12 полутонов и ноты, издаваемые белыми и чёрными клавишами с точки зрения музыки равноправны, даже если для записи партии у знаков надо написать 7 бемолей.
Во-вторых, эти 12 полутонов на фортепиано настраиваются не с равными интервалами равными математически верному "идеальному" отношению частот между соседними клавишами равным "корню 12-й степени из 2" а по созвучию квинт и кварт, из-за чего отношения частот отличаются от "идеального". Из-за этих небольших "неточностей", не только аккорды звучат точнее и благозвучнее, но и каждая тональность приобретает индивидуальную окраску, чем пользуюся композиторы.
Ну и в третьих, у инструментов есть "более удобные" и "менее удобные" тональности. На той же шестиструнной гитаре с классическим строем, если аккомпанироваь "блатными" аккордами C, Am, E, Em, G, то с этим легко справляется большинство дворовых исполнителей. Но стоит транспонировать произведение на полтона или тон вверх, как все новые аккорды придётся брать с баррэ, что становится неудобно. Ну или использовать каподастр.
Потому что композитор так "услышал" мелодию, потому что ему она показалось именно в такой тональности хороша. И это действительно так. Хоть мелодия, с изменением тональности по сути не меняется, но всё равно слышится и ощущается совсем иначе. Поэтому некоторые мелодии пишутся вот в таких сложных тональностях, потому что так лучше звучит.
Пьесы - объяснено предыдущими комментаторами. Добавлю о песнях. Там главное - вокальный диапазон солиста. Просто удобно брать самые нижние и самые верхние ноты песни. Первое, что пришло в голову - "Беспечный ангел" группы "Ария". Как раз ре-диез минор.
Забыл, что у Арии, можно сказать все песни - в ре диез миноре))