Предложена модель десорбции молекул через прекурсорное состояние при наличии двух различных состояний хемосорбции на поверхности. Получены аналитические выражения, описывающие изменение концентрации молекул в хемисорбированных состояниях с течением времени. Показано, что перераспределение молекул между хемисорбированными состояниями может приводить к появлению немонотонной зависимости концентрации молекул от времени в одном из состояний на ранних стадиях десорбции, а также к существенному изменению спектров температурно-программируемой десорбции.