querySelectorTodos não estão funcionando

Eu tenho uma exigência onde eu tenho que pegar o último.div dentro de um contêiner e aplicar alguma lógica de negócios a ele. A seleção do último.div tem que ser dinâmico porque o usuário tem a opção de adicionar / remover.div elementos.

Inicialmente eu tentei comquerySelectorAll mas isso não parece funcionar. Então eu decidi mudar paragetElementsByClassName e surpreendentemente funcionou com a mesma lógica. Alguém pode me ajudar com a razão pela qual oremove_div não funciona enquanto o segundo (remove_div_2) faz?

Nota: Eu não estou procurando uma correção / solução para o problema, porque eu já continuei com a segunda opção. Eu só quero saber a razão pela qual a opção comquerySelectorAll não funciona.

Abaixo está o meu 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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