querySelectorAll no funciona

Tengo un requisito donde tengo que recoger el último..div dentro de un contenedor y aplicarle alguna lógica empresarial. La selección de los últimos..div tiene que ser dinámico porque el usuario tiene la opción de agregar / eliminar.div elementos.

Inicialmente lo intenté conquerySelectorAll Pero no pareció funcionar. Así que decidí cambiarlo agetElementsByClassName Y sorprendentemente funcionó con la misma lógica. ¿Puede alguien ayudarme con la razón por la que elremove_div no funciona mientras que el segundo (remove_div_2) ¿hace?

Nota: No estoy buscando una solución / solución al problema porque ya he seguido con la segunda opción. Solo quiero saber la razón por la cual la opción conquerySelectorAll no funciona

A continuación se muestra mi código:

HTML:

<div id='container'>
    <div id='div1' class='div'>This is Div 1</div>
    <div id='div2' class='div'>This is Div 2</div>
    <div id='div3' class='div'>This is Div 3</div>
</div>
<button type='button' id='append_div'>Append Div</button>
<button type='button' id='remove_div'>Remove Div</button>
<button type='button' id='remove_div_2'>Remove Div 2</button>

JavaScript:

window.onload = function () {
    var elementToStyle = document.querySelectorAll("#container .div");
    elementToStyle[elementToStyle.length - 1].classList.add('red');

    document.getElementById('append_div').onclick = function () {
       var divToInsert = document.createElement('div');
       divToInsert.id = 'new_div';
       divToInsert.className = 'div';
       divToInsert.innerHTML = 'This is an appended div';
       document.getElementById('container').appendChild(divToInsert);
       var elToStyle = document.querySelectorAll("#container .div");
       for (i = 0; i < elToStyle.length; i++)
           elToStyle[i].classList.remove('red');
           elToStyle[elToStyle.length - 1].classList.add('red');
       };

       document.getElementById('remove_div').onclick = function () {
           var elToStyle = document.querySelectorAll("#container .div");
           document.getElementById('container').removeChild(elToStyle[elToStyle.length - 1]);
           elToStyle[elToStyle.length - 1].classList.add('red');
       };

       document.getElementById('remove_div_2').onclick = function () {
           var elToStyle = document.getElementsByClassName('div');
           document.getElementById('container').removeChild(elToStyle[elToStyle.length - 1]);
           elToStyle[elToStyle.length - 1].classList.add('red');
       };
   }

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