水溶液具有微碱性，品尝时有清凉感。加热至100℃时变成为二水盐。后者为无色单斜柱状晶体或粒状粉末，易溶于水。在1450℃时变成无水物，更高温度即分解。常用作缓冲剂、络合剂、细菌培养基，用于祛痰、发汗、阻止血液凝固，并用于食品、饮料、电镀、照相等方面。柠檬酸钠具有上述多种优良的性能，因而具有广泛的用途。柠檬酸钠无毒性、具有pH调节性能及良好的稳定性，因此可用于食品工业。
安全无毒性能，由于制备柠檬酸钠的原料基本来源于粮食，因而，对人类健康不会产生危害。联合国粮农与世界卫生组织对其每日摄入量不作任何限制，可认为该品属于无毒。具有生物降解性，柠檬酸钠经自然界大量的水稀释后，部分变成柠檬酸，两者共存于同一体系中。柠檬酸在水中经氧、热、光、细菌以及微生物的作用，很容易发生生物降解。其分解途径一般是经乌头酸、衣康酸、柠康酸酐转变为二氧化碳和水。
柠檬酸钠在食品、饮料工业中用作酸度调节剂、风味剂、稳定剂；在工业中用作抗血凝剂、化痰药和药；在洗涤剂工业中，可替代三聚磷酸钠作为无毒洗涤剂的助剂；还用于酿造、、摄影药品和电镀等。在建筑工业上，信息食品添加剂六偏磷酸钠，柠檬酸钠可作为缓凝剂加入混凝土中，以提高水泥制品的抗拉、抗压及抗冻性能；在环境保护方面，柠檬酸钠可用来脱除工业尾气中的硫化物。
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